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1 [2025广州期末]如图所示,在探究"斜面的机械效率"实验中,以下说法错误的是 (
A.利用斜面提升物体,既可以省力,又可以省功
B.用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时,应尽量匀速
C.本实验中,若用小车替代木块,可提高斜面的机械效率
D.斜面的倾斜程度越小,所需的拉力越小
2 [2025江阴一模]如图所示为小区里高层电梯工作的示意图,轿厢重4 500 N,重为500 N的小明乘坐电梯从1楼匀速上升到21楼用时60 s,每层楼高3 m, F=3 000 N,忽略绳重与摩擦。下列说法正确的是 (
A.电梯的平均速度为1.05 m/s
B.动滑轮A重500 N
C.若乘坐电梯的乘客增多,动滑轮A的机械效率将增大
D.若轿厢匀速运动的速度增大,动滑轮A的机械效率将增大
A
)A.利用斜面提升物体,既可以省力,又可以省功
B.用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时,应尽量匀速
C.本实验中,若用小车替代木块,可提高斜面的机械效率
D.斜面的倾斜程度越小,所需的拉力越小
2 [2025江阴一模]如图所示为小区里高层电梯工作的示意图,轿厢重4 500 N,重为500 N的小明乘坐电梯从1楼匀速上升到21楼用时60 s,每层楼高3 m, F=3 000 N,忽略绳重与摩擦。下列说法正确的是 (
C
)A.电梯的平均速度为1.05 m/s
B.动滑轮A重500 N
C.若乘坐电梯的乘客增多,动滑轮A的机械效率将增大
D.若轿厢匀速运动的速度增大,动滑轮A的机械效率将增大
答案
1 A A(×)利用斜面提升物体可以省力,任何机械都不能省功;B(√)为了使弹簧测力计的示数稳定、测量准确,需使木块受力平衡,应使木块做匀速直线运动;C(√)实验中,若用小车替代木块,其他条件相同时,小车受到的摩擦力小于木块受到的摩擦力,运动距离一定时,克服摩擦力做的功减小,即额外功减小,斜面的机械效率增大;D(√)在物体的重力和斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越小,越省力,沿斜面所用的拉力越小。
2 C 从1楼匀速上升到21楼,上升的高度$h = 20 × 3\ \mathrm{m} = 60\ \mathrm{m}$,用时60 s,电梯的平均速度$v = \frac{h}{t} = \frac{60\ \mathrm{m}}{60\ \mathrm{s}} = 1\ \mathrm{m/s}$,故A错误;由题图可知,动滑轮上的绳子段数$n=2$,$F=3\ 000\ \mathrm{N}$,则$F = \frac{G_总 + G_动}{n} = \frac{4\ 500\ \mathrm{N} + 500\ \mathrm{N} + G_动}{2} = 3\ 000\ \mathrm{N}$,解得动滑轮的重力$G_动 = 1\ 000\ \mathrm{N}$,故B错误;若乘坐电梯的乘客增多,轿厢重力不变,绳的重力及摩擦力均忽略不计,额外功不变,有用功增加,由$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{W_{有用}}{W_{有用} + W_{额外}} × 100\% = \frac{1}{1 + \frac{W_{额外}}{W_{有用}}} × 100\%$可知,动滑轮A的机械效率将变大,故C正确;轿厢匀速运动的速度增大,由机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{nFh} × 100\% = \frac{G}{2F} × 100\%$可知,机械效率不变,故D错误。
提分方法
变换公式比机械效率
当不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} = \frac{G_物 h}{G_物 h + G_动 h} = \frac{G_物}{G_物 + G_动} = \frac{1}{1 + \frac{G_动}{G_物}}$,即同一滑轮组,其机械效率$\eta$与$G_动$和$G_物$的比值有关,$G_动$一定时,$G_物$越大,$\eta$越大;$G_物$一定时,$G_动$越大,$\eta$越小。
2 C 从1楼匀速上升到21楼,上升的高度$h = 20 × 3\ \mathrm{m} = 60\ \mathrm{m}$,用时60 s,电梯的平均速度$v = \frac{h}{t} = \frac{60\ \mathrm{m}}{60\ \mathrm{s}} = 1\ \mathrm{m/s}$,故A错误;由题图可知,动滑轮上的绳子段数$n=2$,$F=3\ 000\ \mathrm{N}$,则$F = \frac{G_总 + G_动}{n} = \frac{4\ 500\ \mathrm{N} + 500\ \mathrm{N} + G_动}{2} = 3\ 000\ \mathrm{N}$,解得动滑轮的重力$G_动 = 1\ 000\ \mathrm{N}$,故B错误;若乘坐电梯的乘客增多,轿厢重力不变,绳的重力及摩擦力均忽略不计,额外功不变,有用功增加,由$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{W_{有用}}{W_{有用} + W_{额外}} × 100\% = \frac{1}{1 + \frac{W_{额外}}{W_{有用}}} × 100\%$可知,动滑轮A的机械效率将变大,故C正确;轿厢匀速运动的速度增大,由机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{nFh} × 100\% = \frac{G}{2F} × 100\%$可知,机械效率不变,故D错误。
提分方法
变换公式比机械效率
当不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} = \frac{G_物 h}{G_物 h + G_动 h} = \frac{G_物}{G_物 + G_动} = \frac{1}{1 + \frac{G_动}{G_物}}$,即同一滑轮组,其机械效率$\eta$与$G_动$和$G_物$的比值有关,$G_动$一定时,$G_物$越大,$\eta$越大;$G_物$一定时,$G_动$越大,$\eta$越小。
解析
【分析】本题为斜面机械效率的正误判断，需结合功的原理、实验操作要求、影响斜面机械效率的因素逐一分析选项：A选项考查功的原理，B选项是实验操作的注意事项，C选项涉及摩擦力对额外功的影响，D选项是斜面省力与倾斜程度的关系。
【解析】A选项：根据功的原理，使用任何机械都不能省功，斜面虽能省力，但无法省功，故A说法错误；B选项：实验中沿斜面匀速拉木块时，木块处于平衡状态，弹簧测力计示数稳定，测量结果更准确，故B说法正确；C选项：用小车替代木块，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦力，克服摩擦力做的额外功减少，在有用功不变的情况下，斜面的机械效率提高，故C说法正确；D选项：当物体重力和斜面粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越小，斜面越平缓，所需的拉力越小，故D说法正确。因此错误的说法是A。
【答案】A
【知识点】斜面机械效率、功的原理
【点评】本题考查斜面相关的基础知识点，涵盖功的原理、实验操作、机械效率影响因素，难度不大，属于基础题。
【难度系数】0.7
【分析】本题结合电梯实际场景，考查滑轮组的平均速度、拉力及机械效率的计算，解题思路：先计算电梯上升的高度，再求平均速度；根据滑轮组拉力公式计算动滑轮重力；最后分析机械效率的影响因素（物重、动滑轮重、速度）判断选项。
【解析】A选项：从1楼到21楼，上升的楼层间隔为20层，总上升高度h=20×3m=60m，电梯的平均速度v=h/t=60m/60s=1m/s，故A错误；B选项：由电梯示意图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，不计绳重与摩擦，拉力F=(G轿厢+G人+G动)/n，代入数据得：3000N=(4500N+500N+G动)/2，解得动滑轮重力G动=1000N，故B错误；C选项：乘客增多时，轿厢（提升的物重）增大，动滑轮重力不变，额外功（克服动滑轮重力做的功）不变，有用功增加，根据机械效率公式η=W有/W总=G物/(G物+G动)，物重越大，机械效率越大，故C正确；D选项：机械效率与物体运动速度无关，轿厢匀速运动的速度增大时，机械效率不变，故D错误。因此正确的说法是C。
【答案】C
【知识点】滑轮组机械效率、平均速度计算
【点评】本题将物理知识与生活实际结合，需掌握楼层高度计算、滑轮组公式应用、机械效率的影响因素，难度中等，属于中档题。
【难度系数】0.6
【解析】A选项：根据功的原理，使用任何机械都不能省功，斜面虽能省力，但无法省功，故A说法错误；B选项：实验中沿斜面匀速拉木块时，木块处于平衡状态，弹簧测力计示数稳定，测量结果更准确，故B说法正确；C选项：用小车替代木块，将滑动摩擦变为滚动摩擦，减小了摩擦力，克服摩擦力做的额外功减少，在有用功不变的情况下，斜面的机械效率提高，故C说法正确；D选项：当物体重力和斜面粗糙程度一定时，斜面的倾斜程度越小，斜面越平缓，所需的拉力越小，故D说法正确。因此错误的说法是A。
【答案】A
【知识点】斜面机械效率、功的原理
【点评】本题考查斜面相关的基础知识点，涵盖功的原理、实验操作、机械效率影响因素，难度不大，属于基础题。
【难度系数】0.7
【分析】本题结合电梯实际场景，考查滑轮组的平均速度、拉力及机械效率的计算，解题思路：先计算电梯上升的高度，再求平均速度；根据滑轮组拉力公式计算动滑轮重力；最后分析机械效率的影响因素（物重、动滑轮重、速度）判断选项。
【解析】A选项：从1楼到21楼，上升的楼层间隔为20层，总上升高度h=20×3m=60m，电梯的平均速度v=h/t=60m/60s=1m/s，故A错误；B选项：由电梯示意图可知，动滑轮上的绳子段数n=2，不计绳重与摩擦，拉力F=(G轿厢+G人+G动)/n，代入数据得：3000N=(4500N+500N+G动)/2，解得动滑轮重力G动=1000N，故B错误；C选项：乘客增多时，轿厢（提升的物重）增大，动滑轮重力不变，额外功（克服动滑轮重力做的功）不变，有用功增加，根据机械效率公式η=W有/W总=G物/(G物+G动)，物重越大，机械效率越大，故C正确；D选项：机械效率与物体运动速度无关，轿厢匀速运动的速度增大时，机械效率不变，故D错误。因此正确的说法是C。
【答案】C
【知识点】滑轮组机械效率、平均速度计算
【点评】本题将物理知识与生活实际结合，需掌握楼层高度计算、滑轮组公式应用、机械效率的影响因素，难度中等，属于中档题。
【难度系数】0.6
3 [2026西安铁一中月考改编] 用如图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，使挂在杠杆A点的钩码缓缓上升。将杠杆拉至图中虚线位置，测力计的示数F为0.5 N，钩码总重G为1.0 N，钩码上升高度h为0.1 m，测力计移动距离s为0.3 m，则提升钩码所做有用功为
0.1
J，杠杆的机械效率约为66.7
%（结果精确到0.1%）。若将钩码悬挂点从A改换至B，提升相同的高度，则杠杆的机械效率将变大
（填“变大”“变小”或“不变”）。答案
0.1 66.7 变大
【解析】 在实验过程中,有用功$W_{有用} = Gh = 1.0\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m} = 0.1\ \mathrm{J}$;总功$W_总 = Fs = 0.5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m} = 0.15\ \mathrm{J}$,所以杠杆的机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}} × 100\% = 66.7\%$;将钩码挂到B点,仍将钩码提升相同的高度,有用功不变,由于额外功是提升杠杆所做的功,悬挂点由A移至B后,杠杆实际提升的高度变小,所以额外功也变小,则总功变小,所以杠杆的机械效率将变大。
【解析】 在实验过程中,有用功$W_{有用} = Gh = 1.0\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m} = 0.1\ \mathrm{J}$;总功$W_总 = Fs = 0.5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m} = 0.15\ \mathrm{J}$,所以杠杆的机械效率$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}} × 100\% = 66.7\%$;将钩码挂到B点,仍将钩码提升相同的高度,有用功不变,由于额外功是提升杠杆所做的功,悬挂点由A移至B后,杠杆实际提升的高度变小,所以额外功也变小,则总功变小,所以杠杆的机械效率将变大。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确杠杆机械效率的核心概念：有用功是提升钩码所做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值。计算时先分别求出有用功、总功，再计算机械效率；当钩码悬挂点改变时，需分析有用功和额外功的变化，额外功主要是提升杠杆自身做的功，以此判断机械效率的变化。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升钩码做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，代入数据得$W_{有用}=1.0\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.1\ \mathrm{J}$。
2. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$W_{总}=Fs$，代入数据得$W_{总}=0.5\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.15\ \mathrm{J}$。
3. 计算机械效率：机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，代入数据得$\eta=\frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}}×100\%≈66.7\%$。
4. 分析机械效率变化：将钩码从A点换至B点，提升相同高度时，有用功$W_{有用}=Gh$不变；额外功是提升杠杆自身做的功，B点离支点更近，提升钩码相同高度时，杠杆上升的高度更小，因此额外功减小，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$减小，故机械效率变大。
【答案】
0.1；66.7；变大
【知识点】
机械效率；杠杆的机械效率
【点评】
本题考查杠杆机械效率的计算与变化分析，核心是区分有用功和额外功，理解额外功来源于提升杠杆自身，当钩码悬挂点改变时，额外功的变化是判断机械效率变化的关键，需注意公式应用和数据代入的准确性。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需明确杠杆机械效率的核心概念：有用功是提升钩码所做的功，总功是拉力做的功，机械效率为有用功与总功的比值。计算时先分别求出有用功、总功，再计算机械效率；当钩码悬挂点改变时，需分析有用功和额外功的变化，额外功主要是提升杠杆自身做的功，以此判断机械效率的变化。
【解析】
1. 计算有用功：有用功是提升钩码做的功，公式为$W_{有用}=Gh$，代入数据得$W_{有用}=1.0\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}=0.1\ \mathrm{J}$。
2. 计算总功：总功是拉力做的功，公式为$W_{总}=Fs$，代入数据得$W_{总}=0.5\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=0.15\ \mathrm{J}$。
3. 计算机械效率：机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$，代入数据得$\eta=\frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}}×100\%≈66.7\%$。
4. 分析机械效率变化：将钩码从A点换至B点，提升相同高度时，有用功$W_{有用}=Gh$不变；额外功是提升杠杆自身做的功，B点离支点更近，提升钩码相同高度时，杠杆上升的高度更小，因此额外功减小，总功$W_{总}=W_{有用}+W_{额外}$减小，故机械效率变大。
【答案】
0.1；66.7；变大
【知识点】
机械效率；杠杆的机械效率
【点评】
本题考查杠杆机械效率的计算与变化分析，核心是区分有用功和额外功，理解额外功来源于提升杠杆自身，当钩码悬挂点改变时，额外功的变化是判断机械效率变化的关键，需注意公式应用和数据代入的准确性。
【难度系数】
0.5
2 [2025江阴一模]如图所示为小区里高层电梯工作的示意图,轿厢重4 500 N,重为500 N的小明乘坐电梯从1楼匀速上升到21楼用时60 s,每层楼高3 m,F=3 000 N,忽略绳重与摩擦。下列说法正确的是 (
C
)答案
C
解析
【分析】
本题考查滑轮组的受力分析及相关力学计算，解题思路为：先确定轿厢和人的总重力，再分析动滑轮的受力平衡关系，结合拉力大小计算动滑轮重力，同时注意楼层高度的计算（1楼到21楼实际上升20层），最后逐一分析选项选出正确答案。
【解析】
1. 计算总重力：轿厢和小明的总重力 $ G_{\mathrm{总}} = G_{\mathrm{轿厢}} + G_{\mathrm{人}} = 4500\,\mathrm{N} + 500\,\mathrm{N} = 5000\,\mathrm{N} $。
2. 分析动滑轮受力：由图可知滑轮A为动滑轮，承担总重的绳子段数 $ n=2 $，忽略绳重与摩擦，匀速运动时受力平衡，因此 $ 2F = G_{\mathrm{总}} + G_{\mathrm{动}} $，代入数据得动滑轮重力 $ G_{\mathrm{动}} = 2F - G_{\mathrm{总}} = 2×3000\,\mathrm{N} - 5000\,\mathrm{N} = 1000\,\mathrm{N} $。
3. 结合实际场景分析：从1楼到21楼，上升高度 $ h = (21-1)×3\,\mathrm{m} = 60\,\mathrm{m} $，动滑轮绳子移动距离 $ s=2h=120\,\mathrm{m} $，拉力的功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = \frac{3000\,\mathrm{N}×120\,\mathrm{m}}{60\,\mathrm{s}} = 6000\,\mathrm{W} $，对应选项C正确。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组受力分析、功率计算、机械效率
【点评】
本题结合电梯实际场景考查力学综合知识，易错点在于楼层高度的计算（易误算为21层），需要学生准确应用滑轮组平衡条件和功、功率公式，是对基础力学的灵活考查。
【难度系数】
0.6
本题考查滑轮组的受力分析及相关力学计算，解题思路为：先确定轿厢和人的总重力，再分析动滑轮的受力平衡关系，结合拉力大小计算动滑轮重力，同时注意楼层高度的计算（1楼到21楼实际上升20层），最后逐一分析选项选出正确答案。
【解析】
1. 计算总重力：轿厢和小明的总重力 $ G_{\mathrm{总}} = G_{\mathrm{轿厢}} + G_{\mathrm{人}} = 4500\,\mathrm{N} + 500\,\mathrm{N} = 5000\,\mathrm{N} $。
2. 分析动滑轮受力：由图可知滑轮A为动滑轮，承担总重的绳子段数 $ n=2 $，忽略绳重与摩擦，匀速运动时受力平衡，因此 $ 2F = G_{\mathrm{总}} + G_{\mathrm{动}} $，代入数据得动滑轮重力 $ G_{\mathrm{动}} = 2F - G_{\mathrm{总}} = 2×3000\,\mathrm{N} - 5000\,\mathrm{N} = 1000\,\mathrm{N} $。
3. 结合实际场景分析：从1楼到21楼，上升高度 $ h = (21-1)×3\,\mathrm{m} = 60\,\mathrm{m} $，动滑轮绳子移动距离 $ s=2h=120\,\mathrm{m} $，拉力的功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{Fs}{t} = \frac{3000\,\mathrm{N}×120\,\mathrm{m}}{60\,\mathrm{s}} = 6000\,\mathrm{W} $，对应选项C正确。
【答案】
C
【知识点】
滑轮组受力分析、功率计算、机械效率
【点评】
本题结合电梯实际场景考查力学综合知识，易错点在于楼层高度的计算（易误算为21层），需要学生准确应用滑轮组平衡条件和功、功率公式，是对基础力学的灵活考查。
【难度系数】
0.6
