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3. (★★)某物理创新小组的同学计划利用滑轮、铁架台、绳子等实验室物品组装滑轮组，制作简易升降机来提升不同的重物，并测算各种情况下这个滑轮组的机械效率。请根据制作简易升降机的经验和体会，谈谈怎样在安全、有效的前提下，提高滑轮组的机械效率。
答案
解：在安全有效的前提下，提高滑轮组机械效率的方法如下：
1. 增大提升的物重：在动滑轮重力和摩擦不变时，提升的物重越大，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
2. 减小动滑轮的自重：在提升物重不变时，动滑轮越轻，额外功越少，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
3. 减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦：如给滑轮轴添加润滑油，减少摩擦带来的额外功，从而提高机械效率；
4. 选用轻质绳子：降低绳子自重产生的额外功，提高机械效率。
1. 增大提升的物重：在动滑轮重力和摩擦不变时，提升的物重越大，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
2. 减小动滑轮的自重：在提升物重不变时，动滑轮越轻，额外功越少，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
3. 减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦：如给滑轮轴添加润滑油，减少摩擦带来的额外功，从而提高机械效率；
4. 选用轻质绳子：降低绳子自重产生的额外功，提高机械效率。
解析
【解析】
在安全有效的前提下，可通过以下方式提高滑轮组的机械效率：
1. 增大提升的物重：在动滑轮重力和摩擦不变时，提升的物重越大，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
2. 减小动滑轮的自重：在提升物重不变时，动滑轮越轻，额外功越少，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
3. 减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦：如给滑轮轴添加润滑油，减少摩擦带来的额外功，从而提高机械效率；
4. 选用轻质绳子：降低绳子自重产生的额外功，提高机械效率。
【答案】
在安全、有效的前提下，提高滑轮组机械效率的方法：①增大提升的物重；②减小动滑轮的自重；③减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦（如给滑轮轴加润滑油）；④选用轻质绳子。
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率影响因素
【点评】
本题结合实际应用考查滑轮组机械效率的提高方法，需从有用功和额外功的关系分析，体现物理知识在实际操作中的应用，培养学生的实践思维与应用能力。
【难度系数】
0.6
在安全有效的前提下，可通过以下方式提高滑轮组的机械效率：
1. 增大提升的物重：在动滑轮重力和摩擦不变时，提升的物重越大，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
2. 减小动滑轮的自重：在提升物重不变时，动滑轮越轻，额外功越少，有用功占总功的比例越高，机械效率越大；
3. 减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦：如给滑轮轴添加润滑油，减少摩擦带来的额外功，从而提高机械效率；
4. 选用轻质绳子：降低绳子自重产生的额外功，提高机械效率。
【答案】
在安全、有效的前提下，提高滑轮组机械效率的方法：①增大提升的物重；②减小动滑轮的自重；③减小滑轮与绳、滑轮轴的摩擦（如给滑轮轴加润滑油）；④选用轻质绳子。
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率影响因素
【点评】
本题结合实际应用考查滑轮组机械效率的提高方法，需从有用功和额外功的关系分析，体现物理知识在实际操作中的应用，培养学生的实践思维与应用能力。
【难度系数】
0.6
4. (★★)如图 9.6 - 2 所示，在探究滑轮组的机械效率时，部分实验数据如下表。
(1) 实验过程中，应拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。第 1 次实验时，弹簧测力计的示数如图 9.6 - 2 所示，为$N$。
(2) 第 2 次实验时，有用功为$J$，滑轮组的机械效率为。
(3) 分析 1、2、3 次实验的数据可得出的结论是。
(4) 结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是(填字母)。
A. 增大绳重
B. 减轻动滑轮重
C. 加快物体提升的速度
(1) 实验过程中，应拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。第 1 次实验时，弹簧测力计的示数如图 9.6 - 2 所示，为$N$。
(2) 第 2 次实验时，有用功为$J$，滑轮组的机械效率为。
(3) 分析 1、2、3 次实验的数据可得出的结论是。
(4) 结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中可提高机械效率的是(填字母)。
A. 增大绳重
B. 减轻动滑轮重
C. 加快物体提升的速度
答案
竖直向上匀速
0.6
0.075
62.5%
同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
B
0.6
0.075
62.5%
同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
B
解析
【解析】
(1) 实验过程中，为使拉力大小恒定、弹簧测力计示数稳定，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计；由图可知弹簧测力计分度值为0.2N，示数为0.6N。
(2) 第2次实验时，有用功$W_{有}=Gh=1.5N×0.05m=0.075J$，总功$W_{总}=Fs=0.6N×0.2m=0.12J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.075J}{0.12J}×100\%=62.5\%$。
(3) 分析1、2、3次实验数据，同一滑轮组中提升物体的重力越大，机械效率越高，故可得出对应结论。
(4) 增大绳重会增加额外功，降低机械效率；减轻动滑轮重可减少额外功，提高机械效率；机械效率与物体提升速度无关，因此选B。
【答案】
(1) 竖直向上匀速；0.6
(2) 0.075；62.5%
(3) 同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
(4) B
【知识点】
滑轮组机械效率探究；有用功与额外功；机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，涵盖实验操作规范、机械效率计算、实验结论归纳及效率提升方法分析，需扎实掌握实验原理与机械效率的影响因素。
【难度系数】
0.6
(1) 实验过程中，为使拉力大小恒定、弹簧测力计示数稳定，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计；由图可知弹簧测力计分度值为0.2N，示数为0.6N。
(2) 第2次实验时，有用功$W_{有}=Gh=1.5N×0.05m=0.075J$，总功$W_{总}=Fs=0.6N×0.2m=0.12J$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.075J}{0.12J}×100\%=62.5\%$。
(3) 分析1、2、3次实验数据，同一滑轮组中提升物体的重力越大，机械效率越高，故可得出对应结论。
(4) 增大绳重会增加额外功，降低机械效率；减轻动滑轮重可减少额外功，提高机械效率；机械效率与物体提升速度无关，因此选B。
【答案】
(1) 竖直向上匀速；0.6
(2) 0.075；62.5%
(3) 同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高
(4) B
【知识点】
滑轮组机械效率探究；有用功与额外功；机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，涵盖实验操作规范、机械效率计算、实验结论归纳及效率提升方法分析，需扎实掌握实验原理与机械效率的影响因素。
【难度系数】
0.6
5. (★★)一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升相同的高度，改进后与改进前相比较【 】
A.额外功减少，总功增多
B.有用功不变，总功减少
C.功率变大，机械做功更多
D.机械效率提高，机械做功加快
A.额外功减少，总功增多
B.有用功不变，总功减少
C.功率变大，机械做功更多
D.机械效率提高，机械做功加快
答案
B
解析
【解析】
用滑轮组把同一物体匀速提升相同高度，根据$W_{有}=Gh$，物体重力$G$和提升高度$h$均不变，所以有用功不变。
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，改进后机械效率提高，有用功不变，由$W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}$可知总功减少；额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}$，则额外功也减少。
对选项分析：
A. 总功增多，与推导结果矛盾，错误；
B. 有用功不变，总功减少，符合推导，正确；
C. 机械做功是总功，总功减少，且题目未提及时间，无法确定功率变化，错误；
D. 机械效率反映有用功占总功的比例，功率反映做功快慢，二者无直接关联，错误。
【答案】
B
【知识点】
机械效率的理解；有用功与总功的关系；功率的物理意义
【点评】
本题综合考查机械效率、功和功率的相关概念，重点在于区分机械效率与功率的不同物理意义，理解有用功、额外功、总功之间的定量关系，是对力学基本概念的典型考查。
【难度系数】
0.6
用滑轮组把同一物体匀速提升相同高度，根据$W_{有}=Gh$，物体重力$G$和提升高度$h$均不变，所以有用功不变。
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，改进后机械效率提高，有用功不变，由$W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}$可知总功减少；额外功$W_{额}=W_{总}-W_{有}$，则额外功也减少。
对选项分析：
A. 总功增多，与推导结果矛盾，错误；
B. 有用功不变，总功减少，符合推导，正确；
C. 机械做功是总功，总功减少，且题目未提及时间，无法确定功率变化，错误；
D. 机械效率反映有用功占总功的比例，功率反映做功快慢，二者无直接关联，错误。
【答案】
B
【知识点】
机械效率的理解；有用功与总功的关系；功率的物理意义
【点评】
本题综合考查机械效率、功和功率的相关概念，重点在于区分机械效率与功率的不同物理意义，理解有用功、额外功、总功之间的定量关系，是对力学基本概念的典型考查。
【难度系数】
0.6
1. (★★)如图 9.6 - 3 所示，站在树屋平台上和树下的几个孩子想用一根绳子和两个滑轮将货物提起，请在图中画出最省力的绕线方式，并写出一种能提升该装置机械效率的方法：。
答案
增大提升的物重（或减小动滑轮重力、给滑轮轴加润滑油减小摩擦）
解析
【解析】
1. 最省力的绕线方式：从动滑轮的挂钩处开始绕线，先绕过上方的定滑轮，再绕过下方的动滑轮，此时承担物重的绳子段数最多，最省力。
2. 提升机械效率的方法：根据机械效率的计算公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h+W_{f}}$，可通过增大提升的物重，或减小动滑轮的重力，或给滑轮轴加润滑油减小摩擦来提高机械效率。
【答案】
绕线方式：从动滑轮挂钩开始，依次绕过定滑轮、动滑轮（按此绘制）；提升机械效率的方法：增大提升的物重（或减小动滑轮重力、给滑轮轴加润滑油减小摩擦）
【知识点】
滑轮组省力绕线、机械效率的影响因素
【点评】
本题结合实际场景考查滑轮组的应用和机械效率的提升，需熟练掌握滑轮组绕线规律及机械效率的相关影响因素，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
1. 最省力的绕线方式：从动滑轮的挂钩处开始绕线，先绕过上方的定滑轮，再绕过下方的动滑轮，此时承担物重的绳子段数最多，最省力。
2. 提升机械效率的方法：根据机械效率的计算公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Gh+G_{动}h+W_{f}}$，可通过增大提升的物重，或减小动滑轮的重力，或给滑轮轴加润滑油减小摩擦来提高机械效率。
【答案】
绕线方式：从动滑轮挂钩开始，依次绕过定滑轮、动滑轮（按此绘制）；提升机械效率的方法：增大提升的物重（或减小动滑轮重力、给滑轮轴加润滑油减小摩擦）
【知识点】
滑轮组省力绕线、机械效率的影响因素
【点评】
本题结合实际场景考查滑轮组的应用和机械效率的提升，需熟练掌握滑轮组绕线规律及机械效率的相关影响因素，注重理论联系实际。
【难度系数】
0.6
