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3. 用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升。实验中，将杠杆从实线位置匀速拉至图中虚线位置，测力计的示数如图为
0.5
N，测力计移动距离为0.3 m，钩码总重为1.0 N，钩码上升高度为0.1 m，则杠杆的机械效率为66.7
%。请写出使用该杠杆做额外功的一个主要原因：杠杆有自重
。答案
3. 0.5 66.7 杠杆有自重
解析
【分析】
要解决这道题，首先需正确读取弹簧测力计的示数，再根据有用功、总功的计算公式求出相关功的大小，最后利用机械效率公式计算杠杆的机械效率，同时明确使用杠杆时额外功的主要来源。第一步，观察弹簧测力计的刻度确定分度值，读取拉力大小；第二步，分别计算提升钩码的有用功和拉力做的总功；第三步，用有用功与总功的比值计算机械效率；第四步，分析额外功的主要成因。
【解析】
1. 弹簧测力计读数：由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，指针指向0.5N刻度线处，因此测力计示数为0.5N。
2. 计算有用功：有用功是提升钩码所做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据得$ W_{有}=1.0N×0.1m=0.1J $。
3. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得$ W_{总}=0.5N×0.3m=0.15J $。
4. 计算机械效率：机械效率公式为$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入数据得$ η=\frac{0.1J}{0.15J}×100\%≈66.7\% $。
5. 额外功的主要原因：使用该杠杆时，需要克服杠杆自身的重力做功，这是额外功的主要来源（此外还需克服杠杆与支点间的摩擦做功）。
【答案】
0.5；66.7；杠杆有自重
【知识点】
杠杆机械效率；功的计算；弹簧测力计的使用
【点评】
本题考查杠杆机械效率的计算，核心是区分有用功和总功，掌握机械效率的计算公式，同时理解额外功的来源，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，首先需正确读取弹簧测力计的示数，再根据有用功、总功的计算公式求出相关功的大小，最后利用机械效率公式计算杠杆的机械效率，同时明确使用杠杆时额外功的主要来源。第一步，观察弹簧测力计的刻度确定分度值，读取拉力大小；第二步，分别计算提升钩码的有用功和拉力做的总功；第三步，用有用功与总功的比值计算机械效率；第四步，分析额外功的主要成因。
【解析】
1. 弹簧测力计读数：由图可知，弹簧测力计的分度值为0.1N，指针指向0.5N刻度线处，因此测力计示数为0.5N。
2. 计算有用功：有用功是提升钩码所做的功，公式为$ W_{有}=Gh $，代入数据得$ W_{有}=1.0N×0.1m=0.1J $。
3. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$ W_{总}=Fs $，代入数据得$ W_{总}=0.5N×0.3m=0.15J $。
4. 计算机械效率：机械效率公式为$ η=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\% $，代入数据得$ η=\frac{0.1J}{0.15J}×100\%≈66.7\% $。
5. 额外功的主要原因：使用该杠杆时，需要克服杠杆自身的重力做功，这是额外功的主要来源（此外还需克服杠杆与支点间的摩擦做功）。
【答案】
0.5；66.7；杠杆有自重
【知识点】
杠杆机械效率；功的计算；弹簧测力计的使用
【点评】
本题考查杠杆机械效率的计算，核心是区分有用功和总功，掌握机械效率的计算公式，同时理解额外功的来源，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】
0.7
4. 质量为 60 kg 的装卸工人用如图所示的滑轮组匀速提升重力为 900 N 的货物,所用的拉力 F 为 500 N,物体以 0.1 m/s 的速度上升 10 s。在此过程中(不计绳重及摩擦,g 取 10 N/kg),求:
(1) 拉力 F 做的有用功。
(2) 拉力的功率。
(3) 该工人利用此滑轮组工作时的最大机械效率。(结果精确到 0.1%)
(1) 拉力 F 做的有用功。
(2) 拉力的功率。
(3) 该工人利用此滑轮组工作时的最大机械效率。(结果精确到 0.1%)
答案
4. (1) 900 J (2) 100 W (3) 91.7%
解析
【分析】
本题是滑轮组的功、功率、机械效率的综合计算题，解题思路如下：
1. 确定滑轮组的绳子段数n：由题图可知，动滑轮上有2段绳子承担物重，故n=2；
2. 计算有用功：有用功是提升货物做的功，公式为W有用=Gh，需先根据速度和时间求出货物上升的高度h；
3. 计算拉力的功率：总功是拉力做的功，公式为W总=Fs，绳子自由端移动距离s=nh，功率P=W总/t；
4. 计算最大机械效率：先由已知拉力求出动滑轮重力，工人的最大拉力等于自身重力，再求出最大物重，最后用机械效率公式η=G/(nF)计算最大机械效率。
【解析】
解：由题图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=2。
(1) 货物上升的高度：h = vt = 0.1 m/s × 10 s = 1 m，
拉力做的有用功：W有用 = Gh = 900 N × 1 m = 900 J；
(2) 绳子自由端移动的距离：s = nh = 2 × 1 m = 2 m，
拉力做的总功：W总 = Fs = 500 N × 2 m = 1000 J，
拉力的功率：P = W总 / t = 1000 J / 10 s = 100 W；
(3) 不计绳重及摩擦，拉力F = (G物 + G动)/n，
则动滑轮的重力：G动 = nF - G物 = 2×500 N - 900 N = 100 N，
工人的重力：G人 = mg = 60 kg ×10 N/kg = 600 N，
工人的最大拉力Fmax = G人 = 600 N，
此时最大物重：Gmax = nFmax - G动 = 2×600 N -100 N =1100 N，
最大机械效率：ηmax = (Gmax)/(n Fmax)×100% = (1100 N)/(2×600 N)×100% ≈91.7%。
【答案】
(1) 900 J；(2) 100 W；(3) 91.7%
【知识点】
滑轮组的功与功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组相关物理量的计算，关键是确定绳子段数n，以及明确工人的最大拉力等于自身重力，需熟练掌握功、功率、机械效率的公式，属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
本题是滑轮组的功、功率、机械效率的综合计算题，解题思路如下：
1. 确定滑轮组的绳子段数n：由题图可知，动滑轮上有2段绳子承担物重，故n=2；
2. 计算有用功：有用功是提升货物做的功，公式为W有用=Gh，需先根据速度和时间求出货物上升的高度h；
3. 计算拉力的功率：总功是拉力做的功，公式为W总=Fs，绳子自由端移动距离s=nh，功率P=W总/t；
4. 计算最大机械效率：先由已知拉力求出动滑轮重力，工人的最大拉力等于自身重力，再求出最大物重，最后用机械效率公式η=G/(nF)计算最大机械效率。
【解析】
解：由题图可知，滑轮组承担物重的绳子段数n=2。
(1) 货物上升的高度：h = vt = 0.1 m/s × 10 s = 1 m，
拉力做的有用功：W有用 = Gh = 900 N × 1 m = 900 J；
(2) 绳子自由端移动的距离：s = nh = 2 × 1 m = 2 m，
拉力做的总功：W总 = Fs = 500 N × 2 m = 1000 J，
拉力的功率：P = W总 / t = 1000 J / 10 s = 100 W；
(3) 不计绳重及摩擦，拉力F = (G物 + G动)/n，
则动滑轮的重力：G动 = nF - G物 = 2×500 N - 900 N = 100 N，
工人的重力：G人 = mg = 60 kg ×10 N/kg = 600 N，
工人的最大拉力Fmax = G人 = 600 N，
此时最大物重：Gmax = nFmax - G动 = 2×600 N -100 N =1100 N，
最大机械效率：ηmax = (Gmax)/(n Fmax)×100% = (1100 N)/(2×600 N)×100% ≈91.7%。
【答案】
(1) 900 J；(2) 100 W；(3) 91.7%
【知识点】
滑轮组的功与功率、机械效率
【点评】
本题考查滑轮组相关物理量的计算，关键是确定绳子段数n，以及明确工人的最大拉力等于自身重力，需熟练掌握功、功率、机械效率的公式，属于中等难度的力学综合题。
【难度系数】
0.5
5. 某同学提出了五种提高滑轮组机械效率的方法:① 使用轻质的滑轮;② 用滑轮组提升很轻的物体;③ 在滑轮的轮与轴之间注些润滑油;④ 多绕上几段绳子;⑤ 增加提升物体的物重,其中可行的是 (
A.①②⑤
B.①③⑤
C.②④
D.①④
B
)A.①②⑤
B.①③⑤
C.②④
D.①④
答案
5. B
解析
【分析】
要提高滑轮组的机械效率，需明确机械效率是有用功与总功的比值，总功=有用功+额外功，滑轮组的额外功主要来自动滑轮重力、绳重及摩擦。提高机械效率的思路是：增大有用功（额外功变化不大时）或减小额外功。逐个分析五种方法：①使用轻质滑轮可减小动滑轮重力，减少额外功，能提高效率；②提升很轻的物体时，有用功占总功比例极小，会降低效率，不可行；③注润滑油可减小摩擦，减少额外功，能提高效率；④多绕绳子仅改变拉力大小，不改变有用功和额外功，效率不变，不可行；⑤增加物重时，有用功增大，额外功占比降低，能提高效率。综上，可行的是①③⑤。
【解析】
滑轮组机械效率公式为η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h+W额摩擦)（G为物重，G动为动滑轮重力，W额摩擦为摩擦额外功）。对各方法分析：
1. ①轻质滑轮：减小G动，额外功减少，η提高，可行；
2. ②提升很轻的物体：G过小，W有占比低，η降低，不可行；
3. ③注润滑油：减小摩擦，W额摩擦减少，η提高，可行；
4. ④多绕绳子：不改变G、G动、摩擦，η不变，不可行；
5. ⑤增加物重G：W有增大，W额占比降低，η提高，可行；
故可行的是①③⑤，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组机械效率、提高机械效率的方法
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的影响因素，核心是区分有用功与额外功的来源，易错点在于误判“多绕绳子”“提升轻物体”对机械效率的影响，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
要提高滑轮组的机械效率，需明确机械效率是有用功与总功的比值，总功=有用功+额外功，滑轮组的额外功主要来自动滑轮重力、绳重及摩擦。提高机械效率的思路是：增大有用功（额外功变化不大时）或减小额外功。逐个分析五种方法：①使用轻质滑轮可减小动滑轮重力，减少额外功，能提高效率；②提升很轻的物体时，有用功占总功比例极小，会降低效率，不可行；③注润滑油可减小摩擦，减少额外功，能提高效率；④多绕绳子仅改变拉力大小，不改变有用功和额外功，效率不变，不可行；⑤增加物重时，有用功增大，额外功占比降低，能提高效率。综上，可行的是①③⑤。
【解析】
滑轮组机械效率公式为η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h+W额摩擦)（G为物重，G动为动滑轮重力，W额摩擦为摩擦额外功）。对各方法分析：
1. ①轻质滑轮：减小G动，额外功减少，η提高，可行；
2. ②提升很轻的物体：G过小，W有占比低，η降低，不可行；
3. ③注润滑油：减小摩擦，W额摩擦减少，η提高，可行；
4. ④多绕绳子：不改变G、G动、摩擦，η不变，不可行；
5. ⑤增加物重G：W有增大，W额占比降低，η提高，可行；
故可行的是①③⑤，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
滑轮组机械效率、提高机械效率的方法
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的影响因素，核心是区分有用功与额外功的来源，易错点在于误判“多绕绳子”“提升轻物体”对机械效率的影响，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
