1 [2026江苏南通期末,中]科学小组用如图所示实验装置探究动滑轮的机械效率。动滑轮的质量为100 g,改变钩码重力,多次实验,测得的数据如下表所示。(g取10 N/kg)


(1)实验中,用图示的动滑轮提升重物,应竖直向上拉动弹簧测力计,请把表格中未完成的部分补充完整①、②。
(2)甲同学根据表格数据可以得出,用同一动滑轮提升钩码,钩码重力逐渐增大,动滑轮的机械效率(填“增大”“减小”或“不变”)。
(3)第1次实验中,克服动滑轮重力做的功$ W_{轮} $为J,分析表格中的数据得出:总功总是大于有用功$ W_{有用} $与克服动滑轮重力做的功$ W_{轮} $之和,即:$ W_{总} ＞ W_{有用} + W_{轮} $,因此他猜测还有(答一种因素即可)等因素会影响机械效率,进一步研究数据发现,钩码重力越大,总功$ W_{总} $与有用功$ W_{有用} $和克服动滑轮重力做的功$ W_{轮} $的差值$ \Delta W $(填“越大”“越小”或“不变”)。

(1) 实验中,用图示的动滑轮提升重物,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计。表格中①处应是钩码被提升的高度 h/m;第3次实验的机械效率为 $\eta = \frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\% = \frac{1.0\ \mathrm{J}}{1.60\ \mathrm{J}} × 100\% = 62.5\%$。(2) 由表格数据分析知,用同一动滑轮提升钩码,钩码的重力增大时,动滑轮的机械效率也增大。(3) 第1次实验中,克服动滑轮重力做的功 $W_{轮} = G_{轮}\ h = m_{轮}\ gh = 0.1\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.40\ \mathrm{m} = 0.4\ \mathrm{J}$;实验中,额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和,即绳重、各种摩擦也会影响机械效率。由表格数据分析知,每组总功与有用功和克服动滑轮重力做的功的差值为 $\Delta W = W_{总} - W_{有用} - W_{轮}$, 比较 1、2、3 次实验, $\Delta W_1 = W_{总1} - W_{有用1} - W_{轮} = 0.88\ \mathrm{J} - 0.4\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h = 0.48\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h$, $\Delta W_2 = W_{总2} - W_{有用2} - W_{轮} = 1.12\ \mathrm{J} - 0.6\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h = 0.52\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h$, $\Delta W_3 = W_{总3} - W_{有用3} - W_{轮} = 1.60\ \mathrm{J} - 1.0\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h = 0.6\ \mathrm{J} - G_{轮}\ h$, 故钩码的重力越大, $\Delta W$ 越大。

2[2026陕西西安期中]装修工人利用滑轮组提升装修材料,如图所示,工人站在地面上,把重为480 N的材料以0.4 m/s的速度匀速提升10 m,工人所用拉力为300 N。不计绳重及摩擦,g取10 N/kg,则在此过程中 ()

A.工人所做的有用功是3 000 J
B.工人拉绳子的速度为1.2 m/s
C.滑轮组的机械效率为80%
D.所提材料越重,该滑轮组的机械效率越小

工人所做的有用功 $W_{有} = Gh = 480\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m} = 4800\ \mathrm{J}$, 故 A 错误; 由图可知, $n=2$, 材料上升速度为 0.4 m/s, 则工人拉绳子的速度为 $v_{绳} = nv_{物} = 2 × 0.4\ \mathrm{m/s} = 0.8\ \mathrm{m/s}$, 故 B 错误; 滑轮组的机械效率为 $\eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{Fnh} × 100\% = \frac{G}{nF} × 100\% = \frac{480\ \mathrm{N}}{2 × 300\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\%$, 故 C 正确; 不计绳重及摩擦时, 滑轮组的机械效率 $\eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} = \frac{Gh}{Gh+G_{动}\ h} = \frac{G}{G+G_{动}} = \frac{1}{1+\frac{G_{动}}{G}}$, 由公式可知, 当 $G_{动}$ 不变时, 所提材料重力 $G$ 越大, 机械效率 $\eta$ 越大, 故 D 错误。故选 C。

3[2025 山东菏泽期末,中]如图所示,物体重150 N,挂在杠杆中点,人用100 N的竖直向上的力将物体提高了0.5 m,在此过程中,下列说法不正确的是 ()

A.人用的拉力所做的功为 100 J
B.用杠杆提升物体所做的有用功为 50 J
C.额外功为 25 J
D.杠杆的机械效率为 75%
刷易错 ▶………………小心有坑~

人用 100 N 的竖直向上的力将物体提高 0.5 m, 由题图及数学知识可知, 拉力 $F$ 移动的距离 $s=2h=2 × 0.5\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$, 人用的拉力所做的功 $W_{总}=Fs=100\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m}=100\ \mathrm{J}$, 故 A 正确; 用杠杆提升物体所做的有用功 $W_{有}=Gh=150\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m}=75\ \mathrm{J}$, 故 B 错误; 因总功等于有用功和额外功之和, 所以额外功 $W_{额}=W_{总}-W_{有}=100\ \mathrm{J}-75\ \mathrm{J}=25\ \mathrm{J}$, 故 C 正确; 杠杆的机械效率 $\eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{75\ \mathrm{J}}{100\ \mathrm{J}} × 100\% =75\%$, 故 D 正确。故选 B。

4[2025江苏南通质检,中]如图所示,用完全相同的滑轮和绳子组成甲、乙两个滑轮组,用它们提升相同的物体,物体被匀速拉起的过程中不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 ()

A.乙滑轮组较省力且机械效率更高
B.若将物体提升相同的高度,则拉力做的总功相同
C.物体在被匀速提起的过程中,甲、乙滑轮组中绳子自由端的拉力大小不变且相等
D.增加物体的重力或者减小定滑轮的重力,都能提高甲、乙滑轮组的机械效率

甲、乙两滑轮组承重绳子的股数分别为 $n_{甲}=2$, $n_{乙}=3$, 绳子自由端所受的拉力为 $F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$, 动滑轮的重力相同, 所提升物体的重力相同, $n_{乙}＞n_{甲}$, 所以乙滑轮组所用的拉力较小, 即乙滑轮组较省力; 不计绳重和摩擦, 滑轮组的机械效率为 $\eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{W_{有}}{W_{有}+W_{额}} × 100\% = \frac{G_{物}\ h}{G_{物}\ h+G_{动}\ h} × 100\% = \frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} × 100\%$, 据此可知滑轮组的机械效率和动滑轮重力、所提升物体重力有关, 所以两个滑轮组机械效率相同, 故 A 错误。将物体提升相同的高度, 拉力做的总功为 $W_{总}=W_{有}+W_{额}=G_{物}\ h+G_{动}\ h$; 动滑轮的重力相同, 所提升物体的重力相同, 若物体被提升的高度相同, 则拉力做的总功相同, 故 B 正确。$n_{甲}=2$, $n_{乙}=3$, 物体被匀速提起的过程中, 绳子自由端所受的拉力为 $F=\frac{1}{n}(G_{物}+G_{动})$, 则甲、乙滑轮组绳子自由端的拉力不相等, 故 C 错误。不计绳重和摩擦, 根据 $\eta = \frac{G_{物}}{G_{物}+G_{动}} × 100\% = \frac{1}{1+\frac{G_{动}}{G_{物}}} × 100\%$ 可知, 滑轮组的机械效率和定滑轮的重力无关, 故 D 错误。