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7. 新趋势 传统文化（2025·江苏苏州改编）如图所示，“龙骨水车”是我国古代主要的提水设施之一，水车一端浸入水中，另一端固定于岸上，使用时，人踩动长柄摇杆末端的踏板使大轮转动，带动嵌满刮水板的链条匀速运动，槽内板片刮水上行，倾灌于地势较高的田中，下列说法中不正确的是（
A.长柄摇杆越长，踩动时越省力
B.踩得越快，提水做功越多
C.提水过程中，随板片上行的水克服重力做了功
D.减小水车各部件间的摩擦，提水效率增大
B
）A.长柄摇杆越长，踩动时越省力
B.踩得越快，提水做功越多
C.提水过程中，随板片上行的水克服重力做了功
D.减小水车各部件间的摩擦，提水效率增大
答案
B
解析
【分析】
这道题要求选出说法不正确的选项，我们可以结合对应的物理知识点逐个判断选项：
1. 先分析A选项：长柄摇杆属于杠杆结构，踩动时动力作用在摇杆末端，摇杆越长动力臂越大，在阻力和阻力臂基本不变的前提下，根据杠杆平衡规律，所需动力就越小，踩动时越省力，该描述符合物理规律。
2. 再分析B选项：做功的多少由力的大小和物体在力的方向上移动的距离共同决定，提水做功的多少取决于被提升水的总重力和提升高度，踩得越快仅代表做功的功率更大，也就是单位时间内做功更多，若没有限定工作时长，无法得出总提水做功更多的结论，该描述存在错误。
3. 接着分析C选项：随板片上行的水，重力方向竖直向下，水的位移方向向上，运动方向与重力方向相反，满足克服重力做功的条件，描述正确。
4. 最后分析D选项：提水效率是提水的有用功占总功的比例，减小部件间的摩擦可以减少克服摩擦产生的额外功，在有用功不变时总功减小，有用功的占比提升，提水效率就会增大，描述正确。
最终可以确定不正确的选项是B。
【解析】
我们逐一验证每个选项的正误：
选项A：长柄摇杆属于杠杆，摇杆越长动力臂越大，由杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可知，在阻力、阻力臂不变时，动力臂越大动力越小，踩动越省力，A说法正确。
选项B：做功的多少由力和力方向上的位移共同决定，踩得越快仅说明做功的功率越大，没有限定工作时间的情况下，无法判断总提水做功的多少，“踩得越快，提水做功越多”的结论不成立，B说法错误。
选项C：水随板片向上运动，位移方向与竖直向下的重力方向相反，因此上行过程中水克服重力做了功，C说法正确。
选项D：减小水车各部件间的摩擦，会减少克服摩擦消耗的额外功，有用功占总功的比值升高，提水的机械效率增大，D说法正确。
本题要求选择不正确的说法，因此答案为B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件，功的定义，机械效率
【点评】
本题结合我国古代传统农具龙骨水车的情境，融合了多个力学基础知识点，易错点是混淆功和功率的概念，不少同学会错误认为运动速度越快总做功就越多，忽略了做功总量还和作用时间相关，解题时要紧扣物理量的定义判断，避免凭直觉得出结论。
【难度系数】
0.7
这道题要求选出说法不正确的选项，我们可以结合对应的物理知识点逐个判断选项：
1. 先分析A选项：长柄摇杆属于杠杆结构，踩动时动力作用在摇杆末端，摇杆越长动力臂越大，在阻力和阻力臂基本不变的前提下，根据杠杆平衡规律，所需动力就越小，踩动时越省力，该描述符合物理规律。
2. 再分析B选项：做功的多少由力的大小和物体在力的方向上移动的距离共同决定，提水做功的多少取决于被提升水的总重力和提升高度，踩得越快仅代表做功的功率更大，也就是单位时间内做功更多，若没有限定工作时长，无法得出总提水做功更多的结论，该描述存在错误。
3. 接着分析C选项：随板片上行的水，重力方向竖直向下，水的位移方向向上，运动方向与重力方向相反，满足克服重力做功的条件，描述正确。
4. 最后分析D选项：提水效率是提水的有用功占总功的比例，减小部件间的摩擦可以减少克服摩擦产生的额外功，在有用功不变时总功减小，有用功的占比提升，提水效率就会增大，描述正确。
最终可以确定不正确的选项是B。
【解析】
我们逐一验证每个选项的正误：
选项A：长柄摇杆属于杠杆，摇杆越长动力臂越大，由杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可知，在阻力、阻力臂不变时，动力臂越大动力越小，踩动越省力，A说法正确。
选项B：做功的多少由力和力方向上的位移共同决定，踩得越快仅说明做功的功率越大，没有限定工作时间的情况下，无法判断总提水做功的多少，“踩得越快，提水做功越多”的结论不成立，B说法错误。
选项C：水随板片向上运动，位移方向与竖直向下的重力方向相反，因此上行过程中水克服重力做了功，C说法正确。
选项D：减小水车各部件间的摩擦，会减少克服摩擦消耗的额外功，有用功占总功的比值升高，提水的机械效率增大，D说法正确。
本题要求选择不正确的说法，因此答案为B。
【答案】
B
【知识点】
杠杆平衡条件，功的定义，机械效率
【点评】
本题结合我国古代传统农具龙骨水车的情境，融合了多个力学基础知识点，易错点是混淆功和功率的概念，不少同学会错误认为运动速度越快总做功就越多，忽略了做功总量还和作用时间相关，解题时要紧扣物理量的定义判断，避免凭直觉得出结论。
【难度系数】
0.7
8. (2025·甘肃兰州)某同学用滑轮组提升物体，绳子自由端竖直移动的距离和物体上升的高度随时间变化的关系分别如图线$a$、$b$所示.已知物体的质量为$0.5\ \mathrm{kg}$，动滑轮的质量为$0.1\ \mathrm{kg}$，绳子自由端的拉力$F$为$2.5\ \mathrm{N}$.($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)则在$0∼5\ \mathrm{s}$的时间内，下列说法正确的是（
A.绳子自由端移动的速度为$0.02\ \mathrm{m/s}$
B.滑轮组的有用功为$0.5\ \mathrm{J}$
C.拉力$F$的功率为$0.05\ \mathrm{W}$
D.滑轮组的机械效率为$83.3\%$
B
）A.绳子自由端移动的速度为$0.02\ \mathrm{m/s}$
B.滑轮组的有用功为$0.5\ \mathrm{J}$
C.拉力$F$的功率为$0.05\ \mathrm{W}$
D.滑轮组的机械效率为$83.3\%$
答案
B
解析
【分析】
首先明确图像对应的物理含义：图线a代表绳子自由端竖直移动的距离随时间的变化，图线b代表物体上升的高度随时间的变化。解题第一步先从图像中读取0~5s内两个运动的总路程：绳子自由端移动总距离sₐ=0.3m，物体上升总高度hᵦ=0.1m。接下来逐个验证四个选项：先根据速度公式计算绳子自由端的速度，再根据有用功定义计算对物体做的有用功，接着根据总功公式算出拉力做的总功，进而得到拉力的功率，最后用机械效率公式算出滑轮组的效率，逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一计算各选项：
1. 选项A：0~5s内绳子自由端移动距离sₐ=0.3m，根据速度公式可得绳子自由端速度vₐ = sₐ / t = 0.3m /5s =0.06m/s，并非0.02m/s，A错误。
2. 选项B：物体的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，0~5s内物体上升高度h=0.1m，滑轮组的有用功W有=Gh=5N×0.1m=0.5J，B正确。
3. 选项C：拉力做的总功W总=F·sₐ=2.5N×0.3m=0.75J，拉力F的功率P=W总/t=0.75J/5s=0.15W，并非0.05W，C错误。
4. 选项D：滑轮组的机械效率η=W有/W总 ×100% = (0.5J / 0.75J)×100%≈66.7%，并非83.3%，D错误。
综上，正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
s-t图像分析，滑轮组功与功率，滑轮组机械效率
【点评】
本题结合s-t图像考查滑轮组的相关计算，易错点是容易误用不计绳重和摩擦的理想公式推导总功，本题已经直接给出实际拉力，直接用给定拉力计算总功即可，避免额外引入动滑轮重力造成计算偏差。
【难度系数】
0.6
首先明确图像对应的物理含义：图线a代表绳子自由端竖直移动的距离随时间的变化，图线b代表物体上升的高度随时间的变化。解题第一步先从图像中读取0~5s内两个运动的总路程：绳子自由端移动总距离sₐ=0.3m，物体上升总高度hᵦ=0.1m。接下来逐个验证四个选项：先根据速度公式计算绳子自由端的速度，再根据有用功定义计算对物体做的有用功，接着根据总功公式算出拉力做的总功，进而得到拉力的功率，最后用机械效率公式算出滑轮组的效率，逐一排除错误选项即可得到正确答案。
【解析】
我们逐一计算各选项：
1. 选项A：0~5s内绳子自由端移动距离sₐ=0.3m，根据速度公式可得绳子自由端速度vₐ = sₐ / t = 0.3m /5s =0.06m/s，并非0.02m/s，A错误。
2. 选项B：物体的重力G=mg=0.5kg×10N/kg=5N，0~5s内物体上升高度h=0.1m，滑轮组的有用功W有=Gh=5N×0.1m=0.5J，B正确。
3. 选项C：拉力做的总功W总=F·sₐ=2.5N×0.3m=0.75J，拉力F的功率P=W总/t=0.75J/5s=0.15W，并非0.05W，C错误。
4. 选项D：滑轮组的机械效率η=W有/W总 ×100% = (0.5J / 0.75J)×100%≈66.7%，并非83.3%，D错误。
综上，正确选项为B。
【答案】
B
【知识点】
s-t图像分析，滑轮组功与功率，滑轮组机械效率
【点评】
本题结合s-t图像考查滑轮组的相关计算，易错点是容易误用不计绳重和摩擦的理想公式推导总功，本题已经直接给出实际拉力，直接用给定拉力计算总功即可，避免额外引入动滑轮重力造成计算偏差。
【难度系数】
0.6
9. (2025·山东潍坊)如图甲所示,电动机通过滑轮组沿斜面匀速拉动重为900 N的货物,电动机的输出功率恒为240 W.0～10 s内货物运动的路程随时间变化关系如图乙所示,货物被提升的高度为
A.斜面对货物的支持力做功为1 800 J
B.电动机对绳子的拉力为600 N
C.货物受到斜面的摩擦力为150 N
D.整个装置的机械效率为80%
A.斜面对货物的支持力做功为1 800 J
B.电动机对绳子的拉力为600 N
C.货物受到斜面的摩擦力为150 N
D.整个装置的机械效率为80%
答案
C
解析:由题意知,货物沿斜面运动的距离$L=4\ \mathrm{m}$、提升高度$h=2\ \mathrm{m}$,电动机拉力的功率$P=240\ \mathrm{W}$,货物重力$G=900\ \mathrm{N}$.斜面对货物的支持力的方向垂直斜面向上,货物在支持力的方向上没有移动距离,支持力不做功,即支持力做功为0 J,故A错误;由图示滑轮组可知,承重绳子的有效股数$n=4$,所以电动机拉力端移动的距离$s=4L=4×4\ \mathrm{m}=16\ \mathrm{m}$,速度$v=\frac{s}{t}=\frac{16\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=1.6\ \mathrm{m/s}$,电动机对绳子的拉力$F=\frac{P}{v}=\frac{240\ \mathrm{W}}{1.6\ \mathrm{m/s}}=150\ \mathrm{N}$,故B错误;有用功$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$,总功$W_{总}=Pt=240\ \mathrm{W}×10\ \mathrm{s}=2400\ \mathrm{J}$,机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{1800\ \mathrm{J}}{2400\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$,故D错误;不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦,额外功等于克服斜面摩擦力所做的功,$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=2400\ \mathrm{J}-1800\ \mathrm{J}=600\ \mathrm{J}$,斜面的摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{L}=\frac{600\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{m}}=150\ \mathrm{N}$,故C正确.
解析:由题意知,货物沿斜面运动的距离$L=4\ \mathrm{m}$、提升高度$h=2\ \mathrm{m}$,电动机拉力的功率$P=240\ \mathrm{W}$,货物重力$G=900\ \mathrm{N}$.斜面对货物的支持力的方向垂直斜面向上,货物在支持力的方向上没有移动距离,支持力不做功,即支持力做功为0 J,故A错误;由图示滑轮组可知,承重绳子的有效股数$n=4$,所以电动机拉力端移动的距离$s=4L=4×4\ \mathrm{m}=16\ \mathrm{m}$,速度$v=\frac{s}{t}=\frac{16\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=1.6\ \mathrm{m/s}$,电动机对绳子的拉力$F=\frac{P}{v}=\frac{240\ \mathrm{W}}{1.6\ \mathrm{m/s}}=150\ \mathrm{N}$,故B错误;有用功$W_{有用}=Gh=900\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$,总功$W_{总}=Pt=240\ \mathrm{W}×10\ \mathrm{s}=2400\ \mathrm{J}$,机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{1800\ \mathrm{J}}{2400\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$,故D错误;不计滑轮重、绳重及滑轮与绳的摩擦,额外功等于克服斜面摩擦力所做的功,$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=2400\ \mathrm{J}-1800\ \mathrm{J}=600\ \mathrm{J}$,斜面的摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{L}=\frac{600\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{m}}=150\ \mathrm{N}$,故C正确.
解析
【分析】
这是一道滑轮组与斜面结合的组合机械综合题，解题思路按顺序梳理：
1. 先判断A选项：根据做功的两个必要条件，物体需要在力的方向上移动距离，斜面对货物的支持力垂直斜面，货物运动方向沿斜面，支持力方向没有对应位移，直接得出支持力做功为0，排除A。
2. 从图乙的s-t图像得到10s内货物沿斜面移动的距离是4m，数甲图滑轮组的承重绳子段数n=4，因此绳子自由端移动的距离是4倍的货物移动距离，算出绳子自由端的速度，结合已知的电动机恒定输出功率，用P=Fv的变形公式F=P/v算出电动机对绳子的拉力，判断B选项对错。
3. 计算总功：电动机做的总功等于输出功率乘以工作时间；有用功是提升货物做的功，已知货物重力G=900N，提升高度h=2m，用W有=Gh算出有用功，进而算出整体机械效率，判断D选项对错。
4. 总功减去有用功得到额外功，本题额外功全部用来克服斜面对货物的摩擦力做功，用W额=fL的变形公式f=W额/L算出摩擦力，验证C选项正确。
【解析】
我们逐个选项推导验证：
① 验证选项A：斜面对货物的支持力方向垂直斜面向上，货物沿斜面运动，在支持力的方向上没有移动距离，根据做功的判定条件，支持力做功为0J，A错误。
② 验证选项B：由图乙可知，0~10s内货物沿斜面运动的距离L=4m，观察甲图滑轮组，承担拉力的有效绳子股数n=4，因此10s内绳子自由端移动的距离s=nL=4×4m=16m，绳子自由端的速度v=s/t=16m/10s=1.6m/s。已知电动机输出功率P=240W，由功率推导公式P=W/t=Fs/t=Fv，可得电动机对绳子的拉力F=P/v=240W / 1.6m/s=150N，并非600N，B错误。
③ 验证选项D：电动机做的总功W总=Pt=240W×10s=2400J；将货物提升高度h=2m，有用功W有用=Gh=900N×2m=1800J，整个装置的机械效率η=W有用/W总 ×100% = 1800J/2400J ×100% =75%，并非80%，D错误。
④ 验证选项C：本题额外功全部用于克服斜面对货物的摩擦力做功，额外功W额外=W总-W有用=2400J-1800J=600J，由W额外=fL可得，货物受到斜面的摩擦力f=W额外/L=600J/4m=150N，C正确。
【答案】
C
【知识点】
功的判断，组合机械计算，机械效率
【点评】
本题属于滑轮组与斜面结合的综合机械题，易错点一是容易数错滑轮组的有效承重绳段数，二是容易混淆组合机械的总功、有用功、额外功的对应关系，需要明确支持力不做功的特点，理清各物理量的对应关系才能正确解题。
【难度系数】
0.5
这是一道滑轮组与斜面结合的组合机械综合题，解题思路按顺序梳理：
1. 先判断A选项：根据做功的两个必要条件，物体需要在力的方向上移动距离，斜面对货物的支持力垂直斜面，货物运动方向沿斜面，支持力方向没有对应位移，直接得出支持力做功为0，排除A。
2. 从图乙的s-t图像得到10s内货物沿斜面移动的距离是4m，数甲图滑轮组的承重绳子段数n=4，因此绳子自由端移动的距离是4倍的货物移动距离，算出绳子自由端的速度，结合已知的电动机恒定输出功率，用P=Fv的变形公式F=P/v算出电动机对绳子的拉力，判断B选项对错。
3. 计算总功：电动机做的总功等于输出功率乘以工作时间；有用功是提升货物做的功，已知货物重力G=900N，提升高度h=2m，用W有=Gh算出有用功，进而算出整体机械效率，判断D选项对错。
4. 总功减去有用功得到额外功，本题额外功全部用来克服斜面对货物的摩擦力做功，用W额=fL的变形公式f=W额/L算出摩擦力，验证C选项正确。
【解析】
我们逐个选项推导验证：
① 验证选项A：斜面对货物的支持力方向垂直斜面向上，货物沿斜面运动，在支持力的方向上没有移动距离，根据做功的判定条件，支持力做功为0J，A错误。
② 验证选项B：由图乙可知，0~10s内货物沿斜面运动的距离L=4m，观察甲图滑轮组，承担拉力的有效绳子股数n=4，因此10s内绳子自由端移动的距离s=nL=4×4m=16m，绳子自由端的速度v=s/t=16m/10s=1.6m/s。已知电动机输出功率P=240W，由功率推导公式P=W/t=Fs/t=Fv，可得电动机对绳子的拉力F=P/v=240W / 1.6m/s=150N，并非600N，B错误。
③ 验证选项D：电动机做的总功W总=Pt=240W×10s=2400J；将货物提升高度h=2m，有用功W有用=Gh=900N×2m=1800J，整个装置的机械效率η=W有用/W总 ×100% = 1800J/2400J ×100% =75%，并非80%，D错误。
④ 验证选项C：本题额外功全部用于克服斜面对货物的摩擦力做功，额外功W额外=W总-W有用=2400J-1800J=600J，由W额外=fL可得，货物受到斜面的摩擦力f=W额外/L=600J/4m=150N，C正确。
【答案】
C
【知识点】
功的判断，组合机械计算，机械效率
【点评】
本题属于滑轮组与斜面结合的综合机械题，易错点一是容易数错滑轮组的有效承重绳段数，二是容易混淆组合机械的总功、有用功、额外功的对应关系，需要明确支持力不做功的特点，理清各物理量的对应关系才能正确解题。
【难度系数】
0.5
10. 如图甲是用来提升重物的轮轴，它是一种变形杠杆，图乙是它的杠杆示意图，使用它的好处是可以
省力
. 若图乙中$R=4r$，被提升的重物重为$G=300\ \mathrm{N}$，作用在$A$点的动力为$F=100\ \mathrm{N}$，则轮轴的机械效率为$\eta=$75%
.答案
省力 75%
解析:由图乙可知,动力臂$R$大于阻力臂$r$,属于省力杠杆,所以好处是省力;利用轮轴提升重物时,物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值,即$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}$,已知$R=4r$,则$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}=\frac{1}{4}$,轮轴的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{F}×\frac{h}{s}×100\%=\frac{300\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{N}}×\frac{1}{4}×100\%=75\%$.
解析:由图乙可知,动力臂$R$大于阻力臂$r$,属于省力杠杆,所以好处是省力;利用轮轴提升重物时,物体升高的高度和绳子自由端移动距离的比值等于轴半径与轮半径的比值,即$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}$,已知$R=4r$,则$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}=\frac{1}{4}$,轮轴的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{F}×\frac{h}{s}×100\%=\frac{300\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{N}}×\frac{1}{4}×100\%=75\%$.
解析
【分析】
首先我们明确轮轴的本质是变形杠杆，第一步先对比动力臂和阻力臂的大小：动力作用在轮上，动力臂是轮的半径R，阻力是重物的重力，阻力臂是轴的半径r，这里R大于r，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此可以得出使用轮轴的好处。接下来计算机械效率，机械效率的定义是有用功和总功的比值，有用功是提升重物做的功$W_有=Gh$，总功是动力F做的功$W_总=Fs$，我们需要找到s和h的关系：轮轴转动一周时，动力端移动的距离是轮的周长$2π R$，重物上升的距离是轴的周长$2π r$，因此两者的比值$h/s=r/R$，代入$R=4r$的条件就能得到h/s的数值，最后代入机械效率公式即可算出结果。
【解析】
1. 判断轮轴的特点：
轮轴的支点为中心O，动力F的力臂为轮半径R，阻力为重物的重力G，阻力臂为轴半径r，由于$R＞r$，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此使用该轮轴的好处是可以省力。
2. 推导移动距离的比例关系：
当轮轴转动n圈时，动力F作用端移动的距离$s = n· 2π R$，重物上升的高度$h = n· 2π r$，因此可得$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}$。已知$R=4r$，代入得$\frac{h}{s}=\frac{r}{4r}=\frac{1}{4}$。
3. 计算轮轴的机械效率：
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，其中有用功$W_{有用}=Gh$，总功$W_{总}=Fs$，代入得：
$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{F}·\frac{h}{s}×100\%$
将$G=300\ \mathrm{N}$，$F=100\ \mathrm{N}$，$\frac{h}{s}=\frac{1}{4}$代入：
$\eta=\frac{300\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{N}}×\frac{1}{4}×100\%=75\%$
【答案】
省力；75%
【知识点】
轮轴原理；机械效率计算；省力杠杆
【点评】
本题结合生活中的轮轴装置考察简单机械的特点和机械效率计算，核心易错点是容易混淆动力端移动距离和重物上升高度的比例关系，只要明确轮轴转动时，端点移动的距离和对应半径成正比，就可以快速代入公式求解，属于简单机械部分的基础常规题型。
【难度系数】
0.7
首先我们明确轮轴的本质是变形杠杆，第一步先对比动力臂和阻力臂的大小：动力作用在轮上，动力臂是轮的半径R，阻力是重物的重力，阻力臂是轴的半径r，这里R大于r，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此可以得出使用轮轴的好处。接下来计算机械效率，机械效率的定义是有用功和总功的比值，有用功是提升重物做的功$W_有=Gh$，总功是动力F做的功$W_总=Fs$，我们需要找到s和h的关系：轮轴转动一周时，动力端移动的距离是轮的周长$2π R$，重物上升的距离是轴的周长$2π r$，因此两者的比值$h/s=r/R$，代入$R=4r$的条件就能得到h/s的数值，最后代入机械效率公式即可算出结果。
【解析】
1. 判断轮轴的特点：
轮轴的支点为中心O，动力F的力臂为轮半径R，阻力为重物的重力G，阻力臂为轴半径r，由于$R＞r$，动力臂大于阻力臂，属于省力杠杆，因此使用该轮轴的好处是可以省力。
2. 推导移动距离的比例关系：
当轮轴转动n圈时，动力F作用端移动的距离$s = n· 2π R$，重物上升的高度$h = n· 2π r$，因此可得$\frac{h}{s}=\frac{r}{R}$。已知$R=4r$，代入得$\frac{h}{s}=\frac{r}{4r}=\frac{1}{4}$。
3. 计算轮轴的机械效率：
机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，其中有用功$W_{有用}=Gh$，总功$W_{总}=Fs$，代入得：
$\eta=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{F}·\frac{h}{s}×100\%$
将$G=300\ \mathrm{N}$，$F=100\ \mathrm{N}$，$\frac{h}{s}=\frac{1}{4}$代入：
$\eta=\frac{300\ \mathrm{N}}{100\ \mathrm{N}}×\frac{1}{4}×100\%=75\%$
【答案】
省力；75%
【知识点】
轮轴原理；机械效率计算；省力杠杆
【点评】
本题结合生活中的轮轴装置考察简单机械的特点和机械效率计算，核心易错点是容易混淆动力端移动距离和重物上升高度的比例关系，只要明确轮轴转动时，端点移动的距离和对应半径成正比，就可以快速代入公式求解，属于简单机械部分的基础常规题型。
【难度系数】
0.7
11.(2026·江苏无锡月考)如图是《墨经》中记载的古代提升重物的工具“车梯”，利用此“车梯”缓慢匀速提升重为1 000 N的物体，拉力F为400 N，若不计绳重和摩擦，则该“车梯”的动滑轮总重为
600
N，机械效率为62.5%
；若要提高“车梯”的机械效率，请提出一条合理的建议：增加提升物体的重力
(选填“增加提升物体的重力”或“增加动滑轮的重力”).答案
600 62.5% 增加提升物体的重力
解析:“车梯”可看作滑轮组,由图可知,$n=4$,根据$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$可知,该“车梯”的动滑轮总重$G_{动}=nF-G=4×400\ \mathrm{N}-1000\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$;该“车梯”的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{Gh}{Fnh}=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{1000\ \mathrm{N}}{4×400\ \mathrm{N}}×100\%=62.5\%$;根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}=\frac{1}{1+\frac{W_{额外}}{W_{有用}}}×100\%$可知,提高机械效率的方法:增加物重以增大有用功和减小动滑轮的重力以减小额外功.
解析:“车梯”可看作滑轮组,由图可知,$n=4$,根据$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$可知,该“车梯”的动滑轮总重$G_{动}=nF-G=4×400\ \mathrm{N}-1000\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$;该“车梯”的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{Gh}{Fnh}=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{1000\ \mathrm{N}}{4×400\ \mathrm{N}}×100\%=62.5\%$;根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}=\frac{1}{1+\frac{W_{额外}}{W_{有用}}}×100\%$可知,提高机械效率的方法:增加物重以增大有用功和减小动滑轮的重力以减小额外功.
解析
【分析】
首先识别该装置属于滑轮组，第一步先数出承担动滑轮和物重的绳子段数n，观察图中绳子绕法可得到n=4。题目说明不计绳重和摩擦，就可以使用滑轮组拉力的推导公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$，变形后就能求出动滑轮的总重力。接下来计算机械效率，利用机械效率的定义式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，结合s=nh的关系消去h，就可以简化计算得到$\eta=\frac{G}{nF}$，代入数值就能算出结果。最后分析提高机械效率的方法：不计绳重摩擦时，额外功来自动滑轮的重力，增加提升物体的重力可以让有用功占总功的比例变大，提升机械效率，而增加动滑轮重力会增大额外功占比，降低效率，因此选择对应正确选项。
【解析】
1. 确定绳子段数：由图可知，承担物重的绳子段数$n=4$。
2. 计算动滑轮总重：不计绳重和摩擦，滑轮组拉力满足$F=\frac{1}{n}(G+G_{动总})$，变形可得动滑轮总重：
$G_{动总}=nF-G=4×400\ \mathrm{N}-1000\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$
3. 计算机械效率：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，由于绳子自由端移动距离$s=nh$，代入后消去h可得：
$\eta=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{1000\ \mathrm{N}}{4×400\ \mathrm{N}}×100\%=62.5\%$
4. 分析提高机械效率的方法：不计绳重和摩擦，额外功来自动滑轮的提升做功，增加提升物体的重力时，有用功增大，有用功在总功中的占比提升，机械效率升高；若增加动滑轮的重力，额外功占比增大，机械效率降低，因此选择增加提升物体的重力。
【答案】
600；62.5%；增加提升物体的重力
【知识点】
滑轮组拉力计算；滑轮组机械效率；机械效率影响因素
【点评】
本题结合古代科技装置“车梯”考察滑轮组的相关计算，解题的核心是正确识别承担物重的绳子段数n，整体属于基础应用型题目，既巩固了滑轮组的相关公式，也让学生了解了古代的机械智慧。
【难度系数】
0.7
首先识别该装置属于滑轮组，第一步先数出承担动滑轮和物重的绳子段数n，观察图中绳子绕法可得到n=4。题目说明不计绳重和摩擦，就可以使用滑轮组拉力的推导公式$F=\frac{1}{n}(G+G_{动})$，变形后就能求出动滑轮的总重力。接下来计算机械效率，利用机械效率的定义式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，结合s=nh的关系消去h，就可以简化计算得到$\eta=\frac{G}{nF}$，代入数值就能算出结果。最后分析提高机械效率的方法：不计绳重摩擦时，额外功来自动滑轮的重力，增加提升物体的重力可以让有用功占总功的比例变大，提升机械效率，而增加动滑轮重力会增大额外功占比，降低效率，因此选择对应正确选项。
【解析】
1. 确定绳子段数：由图可知，承担物重的绳子段数$n=4$。
2. 计算动滑轮总重：不计绳重和摩擦，滑轮组拉力满足$F=\frac{1}{n}(G+G_{动总})$，变形可得动滑轮总重：
$G_{动总}=nF-G=4×400\ \mathrm{N}-1000\ \mathrm{N}=600\ \mathrm{N}$
3. 计算机械效率：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$，由于绳子自由端移动距离$s=nh$，代入后消去h可得：
$\eta=\frac{Gh}{F· nh}=\frac{G}{nF}×100\%=\frac{1000\ \mathrm{N}}{4×400\ \mathrm{N}}×100\%=62.5\%$
4. 分析提高机械效率的方法：不计绳重和摩擦，额外功来自动滑轮的提升做功，增加提升物体的重力时，有用功增大，有用功在总功中的占比提升，机械效率升高；若增加动滑轮的重力，额外功占比增大，机械效率降低，因此选择增加提升物体的重力。
【答案】
600；62.5%；增加提升物体的重力
【知识点】
滑轮组拉力计算；滑轮组机械效率；机械效率影响因素
【点评】
本题结合古代科技装置“车梯”考察滑轮组的相关计算，解题的核心是正确识别承担物重的绳子段数n，整体属于基础应用型题目，既巩固了滑轮组的相关公式，也让学生了解了古代的机械智慧。
【难度系数】
0.7
12. (2026·江苏苏州期中)如图甲所示,一木箱重400 N,工人用沿斜面向上的拉力F将木箱匀速拉到高处. 已知整个过程中工人做的有用功$W_{\mathrm{有用}}$与木箱运动距离$s$的关系如图乙所示,整个过程的额外功是440 J,则拉力$F=$
125
N,斜面的机械效率$\eta=$56%
,木箱所受的摩擦力$f=$55
N.答案
125 56% 55
解析:整个过程拉力做的总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}=560\ \mathrm{J}+440\ \mathrm{J}=1000\ \mathrm{J}$,木箱移动的距离$s=8\ \mathrm{m}$,由$W=Fs$得,拉力大小$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{1000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=125\ \mathrm{N}$;斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{560\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}}×100\%=56\%$;由$W_{额外}=fs$得摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{440\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=55\ \mathrm{N}$.
解析:整个过程拉力做的总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}=560\ \mathrm{J}+440\ \mathrm{J}=1000\ \mathrm{J}$,木箱移动的距离$s=8\ \mathrm{m}$,由$W=Fs$得,拉力大小$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{1000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=125\ \mathrm{N}$;斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{560\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}}×100\%=56\%$;由$W_{额外}=fs$得摩擦力$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{440\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=55\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
首先先从图乙提取关键信息：当木箱沿斜面移动的总距离s=8m时，对应的有用功为560J。已知过程的额外功是440J，第一步先根据总功等于有用功与额外功之和，计算出拉力做的总功，再结合功的计算公式W=Fs，变形即可求出拉力F的大小；第二步根据机械效率的定义，即有用功与总功的比值，代入数值就能算出斜面的机械效率；第三步明确斜面的额外功是克服木箱与斜面间摩擦力所做的功，利用额外功的公式W额外=fs，变形后即可求出木箱受到的摩擦力大小。
【解析】
1. 计算拉力F：
由图乙可知，木箱沿斜面运动的总距离s=8m时，对应的有用功$W_{有用}=560\ \mathrm{J}$。
拉力做的总功为有用功与额外功之和：
$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}=560\ \mathrm{J}+440\ \mathrm{J}=1000\ \mathrm{J}$
根据功的计算公式$W=Fs$，变形得拉力：
$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{1000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=125\ \mathrm{N}$
2. 计算斜面的机械效率η：
根据机械效率的定义，可得：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% =\frac{560\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}} × 100\% =56\%$
3. 计算木箱所受的摩擦力f：
斜面的额外功是克服摩擦力做的功，满足$W_{额外}=fs$，变形得：
$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{440\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=55\ \mathrm{N}$
【答案】
125；56%；55
【知识点】
斜面机械效率，功的计算，额外功
【点评】
本题是斜面相关的基础力学计算题，重点考查学生对有用功、总功、额外功概念的理解和对应公式的运用，题目无需额外推导斜面高度即可直接求解摩擦力，降低了计算复杂度，易错点是部分同学会混淆额外功的来源，错用重力相关公式计算摩擦力，解题时明确斜面额外功的来源即可顺利完成求解。
【难度系数】
0.7
首先先从图乙提取关键信息：当木箱沿斜面移动的总距离s=8m时，对应的有用功为560J。已知过程的额外功是440J，第一步先根据总功等于有用功与额外功之和，计算出拉力做的总功，再结合功的计算公式W=Fs，变形即可求出拉力F的大小；第二步根据机械效率的定义，即有用功与总功的比值，代入数值就能算出斜面的机械效率；第三步明确斜面的额外功是克服木箱与斜面间摩擦力所做的功，利用额外功的公式W额外=fs，变形后即可求出木箱受到的摩擦力大小。
【解析】
1. 计算拉力F：
由图乙可知，木箱沿斜面运动的总距离s=8m时，对应的有用功$W_{有用}=560\ \mathrm{J}$。
拉力做的总功为有用功与额外功之和：
$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}=560\ \mathrm{J}+440\ \mathrm{J}=1000\ \mathrm{J}$
根据功的计算公式$W=Fs$，变形得拉力：
$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{1000\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=125\ \mathrm{N}$
2. 计算斜面的机械效率η：
根据机械效率的定义，可得：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% =\frac{560\ \mathrm{J}}{1000\ \mathrm{J}} × 100\% =56\%$
3. 计算木箱所受的摩擦力f：
斜面的额外功是克服摩擦力做的功，满足$W_{额外}=fs$，变形得：
$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{440\ \mathrm{J}}{8\ \mathrm{m}}=55\ \mathrm{N}$
【答案】
125；56%；55
【知识点】
斜面机械效率，功的计算，额外功
【点评】
本题是斜面相关的基础力学计算题，重点考查学生对有用功、总功、额外功概念的理解和对应公式的运用，题目无需额外推导斜面高度即可直接求解摩擦力，降低了计算复杂度，易错点是部分同学会混淆额外功的来源，错用重力相关公式计算摩擦力，解题时明确斜面额外功的来源即可顺利完成求解。
【难度系数】
0.7
