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10. 如图6-10所示,推动硬棒CD(或EF),使它们在水平面内绕点O转动,即可将绳逐渐绕到轴上,以提升重物。小明用此装置将重为400 N的重物匀速提升0.6 m,此过程中装置的机械效率为80%。下列说法正确的是
(
图6-10
A.硬棒CD是费力杠杆
B.小明所做的总功为300 J
C.滑轮B能改变力的大小
D.轴上增加的绳长为1.2 m
(
B
)图6-10
A.硬棒CD是费力杠杆
B.小明所做的总功为300 J
C.滑轮B能改变力的大小
D.轴上增加的绳长为1.2 m
答案
10. B
解析
【分析】要解决本题，需逐一分析每个选项，结合杠杆类型判断、定滑轮特点、机械效率公式、绳长与重物提升高度的关系进行推导。首先明确各物理量的计算逻辑：有用功是提升重物做的功，总功由机械效率公式计算；杠杆类型由动力臂和阻力臂的大小关系判断；定滑轮仅改变力的方向；轴上增加的绳长等于重物提升的高度。
【解析】
1. 选项A分析：硬棒CD绕O转动，动力作用在D端，阻力是轴上的拉力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A错误。
2. 选项B分析：提升重物的有用功 $ W_{有}=Gh=400\,\mathrm{N} × 0.6\,\mathrm{m}=240\,\mathrm{J} $，根据机械效率公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} $，可得总功 $ W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}=\frac{240\,\mathrm{J}}{80\%}=300\,\mathrm{J} $，故B正确。
3. 选项C分析：滑轮B是定滑轮，定滑轮的特点是只能改变力的方向，不能改变力的大小，故C错误。
4. 选项D分析：重物匀速提升0.6m，轴上增加的绳长等于重物提升的高度，即0.6m，不是1.2m，故D错误。
【答案】B
【知识点】杠杆分类、定滑轮特点、机械效率计算
【点评】本题综合考查简单机械的基础知识点，需熟练掌握杠杆类型判断、定滑轮作用、机械效率计算等内容，属于基础综合题。
【难度系数】0.6
【解析】
1. 选项A分析：硬棒CD绕O转动，动力作用在D端，阻力是轴上的拉力，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，故A错误。
2. 选项B分析：提升重物的有用功 $ W_{有}=Gh=400\,\mathrm{N} × 0.6\,\mathrm{m}=240\,\mathrm{J} $，根据机械效率公式 $ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} $，可得总功 $ W_{总}=\frac{W_{有}}{\eta}=\frac{240\,\mathrm{J}}{80\%}=300\,\mathrm{J} $，故B正确。
3. 选项C分析：滑轮B是定滑轮，定滑轮的特点是只能改变力的方向，不能改变力的大小，故C错误。
4. 选项D分析：重物匀速提升0.6m，轴上增加的绳长等于重物提升的高度，即0.6m，不是1.2m，故D错误。
【答案】B
【知识点】杠杆分类、定滑轮特点、机械效率计算
【点评】本题综合考查简单机械的基础知识点，需熟练掌握杠杆类型判断、定滑轮作用、机械效率计算等内容，属于基础综合题。
【难度系数】0.6
11. 如图 6-11 所示,将一个重 9 N 的物体从斜面底端匀速直线拉到斜面顶端,沿斜面向上的拉力为 3.6 N,在斜面上移动的距离 $ s = 1.2 \, \mathrm{m} $,物体升高的高度 $ h = 0.3 \, \mathrm{m} $。下列说法正确的是 (
A.物体所受的摩擦力为 3.6 N
B.克服物体重力做功为 4.32 J
C.拉力做功为 2.7 J
D.斜面的机械效率为 62.5%
D
)A.物体所受的摩擦力为 3.6 N
B.克服物体重力做功为 4.32 J
C.拉力做功为 2.7 J
D.斜面的机械效率为 62.5%
答案
11. D
解析
【分析】
要判断各选项的正确性，需先明确斜面相关的功的计算逻辑：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，额外功主要是克服摩擦力做的功，再结合机械效率公式逐一计算各物理量，对比选项得出结论。
【解析】
已知物体重力$ G=9\,\mathrm{N} $，拉力$ F=3.6\,\mathrm{N} $，斜面移动距离$ s=1.2\,\mathrm{m} $，物体升高高度$ h=0.3\,\mathrm{m} $。
1. 计算有用功（克服重力做功）：$ W_{\mathrm{有}}=Gh=9\,\mathrm{N} × 0.3\,\mathrm{m}=2.7\,\mathrm{J} $，故选项B错误；
2. 计算总功（拉力做功）：$ W_{\mathrm{总}}=Fs=3.6\,\mathrm{N} × 1.2\,\mathrm{m}=4.32\,\mathrm{J} $，故选项C错误；
3. 计算额外功：$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=4.32\,\mathrm{J}-2.7\,\mathrm{J}=1.62\,\mathrm{J} $，额外功是克服摩擦力做功，由$ W_{\mathrm{额}}=fs $得摩擦力$ f=\frac{W_{\mathrm{额}}}{s}=\frac{1.62\,\mathrm{J}}{1.2\,\mathrm{m}}=1.35\,\mathrm{N} $，故选项A错误；
4. 计算斜面机械效率：$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\frac{2.7\,\mathrm{J}}{4.32\,\mathrm{J}} × 100\%=62.5\% $，故选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
斜面机械效率、功的计算
【点评】
本题考查斜面的功与机械效率的计算，关键是区分有用功、总功、额外功的概念，准确运用相关公式进行计算，需注意各物理量的对应关系，避免混淆公式。
【难度系数】
0.6
要判断各选项的正确性，需先明确斜面相关的功的计算逻辑：有用功是克服物体重力做的功，总功是拉力做的功，额外功主要是克服摩擦力做的功，再结合机械效率公式逐一计算各物理量，对比选项得出结论。
【解析】
已知物体重力$ G=9\,\mathrm{N} $，拉力$ F=3.6\,\mathrm{N} $，斜面移动距离$ s=1.2\,\mathrm{m} $，物体升高高度$ h=0.3\,\mathrm{m} $。
1. 计算有用功（克服重力做功）：$ W_{\mathrm{有}}=Gh=9\,\mathrm{N} × 0.3\,\mathrm{m}=2.7\,\mathrm{J} $，故选项B错误；
2. 计算总功（拉力做功）：$ W_{\mathrm{总}}=Fs=3.6\,\mathrm{N} × 1.2\,\mathrm{m}=4.32\,\mathrm{J} $，故选项C错误；
3. 计算额外功：$ W_{\mathrm{额}}=W_{\mathrm{总}}-W_{\mathrm{有}}=4.32\,\mathrm{J}-2.7\,\mathrm{J}=1.62\,\mathrm{J} $，额外功是克服摩擦力做功，由$ W_{\mathrm{额}}=fs $得摩擦力$ f=\frac{W_{\mathrm{额}}}{s}=\frac{1.62\,\mathrm{J}}{1.2\,\mathrm{m}}=1.35\,\mathrm{N} $，故选项A错误；
4. 计算斜面机械效率：$ \eta=\frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\frac{2.7\,\mathrm{J}}{4.32\,\mathrm{J}} × 100\%=62.5\% $，故选项D正确。
【答案】
D
【知识点】
斜面机械效率、功的计算
【点评】
本题考查斜面的功与机械效率的计算，关键是区分有用功、总功、额外功的概念，准确运用相关公式进行计算，需注意各物理量的对应关系，避免混淆公式。
【难度系数】
0.6
12. 如图6-12所示,甲、乙分别为同一滑轮组的不同绕法,忽略绳重及摩擦,分别用两种绕法匀速提升相同的重物,在相等时间内升高相同的高度。下列判断正确的是 (
图 6-12
A.两种不同绕法的拉力$F_1$与$F_2$大小相等
B.图甲绕法拉力做的功大于图乙绕法拉力做的功
C.两种不同绕法的拉力$F_1$与$F_2$做功的功率相等
D.图甲绕法的机械效率大于图乙绕法的机械效率
C
)图 6-12
A.两种不同绕法的拉力$F_1$与$F_2$大小相等
B.图甲绕法拉力做的功大于图乙绕法拉力做的功
C.两种不同绕法的拉力$F_1$与$F_2$做功的功率相等
D.图甲绕法的机械效率大于图乙绕法的机械效率
答案
12. C
解析
【分析】
要解决本题，需掌握滑轮组的拉力、总功、功率、机械效率的计算逻辑：首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n$，拉力公式为$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$；总功$W_{总}=Fs$，绳子自由端移动距离$s=nh$；功率$P=\frac{W}{t}$；忽略绳重及摩擦时，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}}$。本题中，甲的$n=2$，乙的$n=3$，同一滑轮组故$G_{动}$相同，提升相同重物$G_{物}$，相同时间$t$内升高相同高度$h$，据此逐一分析选项。
【解析】
1. 拉力大小分析：
甲图中，承担物重的绳子段数$n_1=2$，拉力$F_1=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}$；
乙图中，承担物重的绳子段数$n_2=3$，拉力$F_2=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}$；
因$G_{物}$、$G_{动}$相同，故$F_1＞F_2$，选项A错误。
2. 拉力做功（总功）分析：
总功$W_{总}=Fs$，绳子自由端移动距离$s=nh$，$h$相同：
$W_甲=F_1s_1=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}×2h=(G_{物}+G_{动})h$；
$W_乙=F_2s_2=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}×3h=(G_{物}+G_{动})h$；
故$W_甲=W_乙$，选项B错误。
3. 功率分析：
功率$P=\frac{W}{t}$，时间$t$相同，$W_甲=W_乙$，故$P_甲=P_乙$，选项C正确。
4. 机械效率分析：
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}h}{G_{物}h+G_{动}h}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}}$，因$G_{物}$、$G_{动}$相同，故$\eta_甲=\eta_乙$，选项D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组拉力计算、总功与功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，明确忽略绳重及摩擦时，滑轮组机械效率与绕法无关，总功、功率由做功和时间决定，需理清各物理量的关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需掌握滑轮组的拉力、总功、功率、机械效率的计算逻辑：首先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n$，拉力公式为$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$；总功$W_{总}=Fs$，绳子自由端移动距离$s=nh$；功率$P=\frac{W}{t}$；忽略绳重及摩擦时，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}}$。本题中，甲的$n=2$，乙的$n=3$，同一滑轮组故$G_{动}$相同，提升相同重物$G_{物}$，相同时间$t$内升高相同高度$h$，据此逐一分析选项。
【解析】
1. 拉力大小分析：
甲图中，承担物重的绳子段数$n_1=2$，拉力$F_1=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}$；
乙图中，承担物重的绳子段数$n_2=3$，拉力$F_2=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}$；
因$G_{物}$、$G_{动}$相同，故$F_1＞F_2$，选项A错误。
2. 拉力做功（总功）分析：
总功$W_{总}=Fs$，绳子自由端移动距离$s=nh$，$h$相同：
$W_甲=F_1s_1=\frac{G_{物}+G_{动}}{2}×2h=(G_{物}+G_{动})h$；
$W_乙=F_2s_2=\frac{G_{物}+G_{动}}{3}×3h=(G_{物}+G_{动})h$；
故$W_甲=W_乙$，选项B错误。
3. 功率分析：
功率$P=\frac{W}{t}$，时间$t$相同，$W_甲=W_乙$，故$P_甲=P_乙$，选项C正确。
4. 机械效率分析：
机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{G_{物}h}{G_{物}h+G_{动}h}=\frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}}$，因$G_{物}$、$G_{动}$相同，故$\eta_甲=\eta_乙$，选项D错误。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组拉力计算、总功与功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组的基础计算，核心是确定承担物重的绳子段数，明确忽略绳重及摩擦时，滑轮组机械效率与绕法无关，总功、功率由做功和时间决定，需理清各物理量的关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
13.一个质量为50 kg的人站在水平面上,他想通过如图6-13所示的滑轮组对上面的弹簧进行拉力测试,需要对弹簧产生最大2 100 N的力,请画出他的绕绳方法。(动滑轮重力不计)
图6-13
图6-13
答案
13. 如答图6-1所示
解析
【分析】要完成该绕绳，需先确定人的最大拉力等于自身重力，再根据弹簧所需拉力计算承担上方动滑轮的绳子段数，进而确定绕绳方式。人的质量为50kg，其最大拉力等于自身重力，弹簧需产生2100N的拉力，利用滑轮组省力公式（不计动滑轮重力）可算出所需绳子段数，从而确定绕绳方法。
【解析】人的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N，即人的最大拉力F=500N。弹簧拉力F弹=2100N，由滑轮组省力关系F弹=nF，得n=F弹/F=2100N/500N=4.2，故需4段绳子承担上方动滑轮的拉力。绕绳方法：将绳子一端固定在下方动滑轮的上端，向上绕过上方动滑轮，再向下绕过下方动滑轮，最后人向下拉绳子，如答图6-1所示。
【答案】如答图6-1所示
【知识点】滑轮组绕绳、滑轮组省力计算
【点评】本题结合实际拉力需求，考查滑轮组的绕绳方法，核心是明确动滑轮上绳子段数与拉力的关系，需根据已知条件计算确定段数，再完成绕绳。
【难度系数】0.5
【解析】人的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N，即人的最大拉力F=500N。弹簧拉力F弹=2100N，由滑轮组省力关系F弹=nF，得n=F弹/F=2100N/500N=4.2，故需4段绳子承担上方动滑轮的拉力。绕绳方法：将绳子一端固定在下方动滑轮的上端，向上绕过上方动滑轮，再向下绕过下方动滑轮，最后人向下拉绳子，如答图6-1所示。
【答案】如答图6-1所示
【知识点】滑轮组绕绳、滑轮组省力计算
【点评】本题结合实际拉力需求，考查滑轮组的绕绳方法，核心是明确动滑轮上绳子段数与拉力的关系，需根据已知条件计算确定段数，再完成绕绳。
【难度系数】0.5
