登录
7. 花匠手握如图所示的修枝剪刀把手的末端，便可以轻松地剪断树枝，这时修枝剪刀属于
省力
杠杆，它的支点在B
点. 使用时，若在轴上加润滑油，则杠杆的机械效率将变大
（填“变大”“变小”或“不变”）.答案
7.省力 B 变大
[解析]剪刀属于杠杆,支点是B点,动力作用在A点,阻力作用在C点,使用时动力臂大于阻力臂,因此是省力杠杆;使用时,若在轴上加润滑油,可以减小轴的摩擦,从而减小额外功,可以增大杠杆的机械效率.
[解析]剪刀属于杠杆,支点是B点,动力作用在A点,阻力作用在C点,使用时动力臂大于阻力臂,因此是省力杠杆;使用时,若在轴上加润滑油,可以减小轴的摩擦,从而减小额外功,可以增大杠杆的机械效率.
8. (2025·徐州模拟)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,将杠杆拉至图中虚线位置,弹簧测力计的示数$F$为
0.5
N;钩码总重$G$为1.0 N,钩码上升高度$h$为0.1 m,弹簧测力计移动距离$s$为0.3 m,则杠杆的机械效率为66.7%
(计算结果精确到0.1%);将三个相同的钩码仍悬挂在$A$点匀速提高时,该杠杆的机械效率为$\eta_2$,则$\eta_2$＞
(填“$＜$”“$=$”或“$＞$”)$\eta_1$.答案
8.0.5 66.7% ＞
[解析]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.1 N,所以它的示数是0.5 N.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$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}}×100\%\approx66.7\%$.增大物重机械效率提高.
易错警示 对弹簧测力计进行读数时,需看清弹簧测力计的分度值,然后根据指针位置进行读数.在实验中,弹簧测力计向上拉的力做的功是总功,克服钩码重力做的功是有用功,克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功;杠杆的机械效率可以根据公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$来计算.
[解析]由图可知,弹簧测力计的分度值是0.1 N,所以它的示数是0.5 N.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$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{0.1\ \mathrm{J}}{0.15\ \mathrm{J}}×100\%\approx66.7\%$.增大物重机械效率提高.
易错警示 对弹簧测力计进行读数时,需看清弹簧测力计的分度值,然后根据指针位置进行读数.在实验中,弹簧测力计向上拉的力做的功是总功,克服钩码重力做的功是有用功,克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功;杠杆的机械效率可以根据公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$来计算.
9. 如图所示,将重力为 10 N 的物体沿斜面向上从底端匀速拉到顶端,所用时间为 2 s. 若斜面长 L 为 1 m,斜面高 h 为 0.3 m,拉力 F 为4 N,则此过程中,摩擦力所做的功为
1
J,拉力做功的功率为2
W,斜面的机械效率为75
%.答案
9.1 2 75
[解析]克服物体重力做的有用功$W_{有用}=Gh=10\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{J}$,拉力做的总功$W_总=FL=4\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{J}$,克服物体所受摩擦力做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=4\ \mathrm{J}-3\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{J}$;拉力做功的功率$P=\frac{W_总}{t}=\frac{4\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{W}$;斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{3\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$.
[解析]克服物体重力做的有用功$W_{有用}=Gh=10\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}=3\ \mathrm{J}$,拉力做的总功$W_总=FL=4\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{J}$,克服物体所受摩擦力做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=4\ \mathrm{J}-3\ \mathrm{J}=1\ \mathrm{J}$;拉力做功的功率$P=\frac{W_总}{t}=\frac{4\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{W}$;斜面的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{3\ \mathrm{J}}{4\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$.
10. (2025·无锡经济开发区期末)如图所示,盘山公路全长 10 km,海拔落差高度 1 000 m,它实质上是简单机械中的
斜面
(填“杠杆”“滑轮”或“斜面”).如图乙和丙所示是生活中常见的两种钉子,其中与盘山公路的原理相同的是图乙
(填“乙”或“丙”)所示的钉子.现有一辆总质量为 6 000 kg 的客车,受到恒为$4× 10^{4}\ \mathrm{N}$的牵引力沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶,整个过程中,盘山公路的机械效率为15
%,若汽车行驶过程中阻力大小不变,则阻力为$3.4×10^4$
N,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$.答案
10.斜面 乙 15 $3.4×10^4$
[解析]盘山公路是斜面的应用,它实质上是简单机械中的斜面;如图乙和丙所示为生活中常见的两种钉子,其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹相当于斜面,使用斜面可以省力,所以与盘山公路的原理相同的是图乙所示的钉子.整个过程中,克服客车和游客重力做的有用功$W_{有用}=Gh=mgh=6\ 000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×1\ 000\ \mathrm{m}=6×10^7\ \mathrm{J}$,牵引力做的总功$W_总=Fs=4×10^4\ \mathrm{N}×10×1\ 000\ \mathrm{m}=4×10^8\ \mathrm{J}$,盘山公路的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{6×10^7\ \mathrm{J}}{4×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=15\%$;克服阻力做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=4×10^8\ \mathrm{J}-6×10^7\ \mathrm{J}=3.4×10^8\ \mathrm{J}$,由$W_{额外}=fs$可得,行驶过程中,汽车受到的阻力$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{3.4×10^8\ \mathrm{J}}{10×1\ 000\ \mathrm{m}}=3.4×10^4\ \mathrm{N}$.
[解析]盘山公路是斜面的应用,它实质上是简单机械中的斜面;如图乙和丙所示为生活中常见的两种钉子,其中图乙的螺丝钉上的一圈圈螺纹相当于斜面,使用斜面可以省力,所以与盘山公路的原理相同的是图乙所示的钉子.整个过程中,克服客车和游客重力做的有用功$W_{有用}=Gh=mgh=6\ 000\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}×1\ 000\ \mathrm{m}=6×10^7\ \mathrm{J}$,牵引力做的总功$W_总=Fs=4×10^4\ \mathrm{N}×10×1\ 000\ \mathrm{m}=4×10^8\ \mathrm{J}$,盘山公路的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{6×10^7\ \mathrm{J}}{4×10^8\ \mathrm{J}}×100\%=15\%$;克服阻力做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=4×10^8\ \mathrm{J}-6×10^7\ \mathrm{J}=3.4×10^8\ \mathrm{J}$,由$W_{额外}=fs$可得,行驶过程中,汽车受到的阻力$f=\frac{W_{额外}}{s}=\frac{3.4×10^8\ \mathrm{J}}{10×1\ 000\ \mathrm{m}}=3.4×10^4\ \mathrm{N}$.
11. 小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中，一起组装好如图甲所示的实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.
(1)小红
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们得到的结论是
(3)该滑轮组的机械效率实际为
(4)若提升的钩码重增加6 N，则该滑轮组的机械效率将
(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关. 根据探究目的，他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率，请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图.
(1)小红
竖直
向上 匀速
缓慢拉动弹簧测力计，使钩码升高，并由弹簧测力计读出拉力为0.5 N，同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1 m，以上测量准确无误，其他被测物理量和计算的数据如表所示.(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%，他们得到的结论是
错误
(填“正确”或“错误”)的，请你帮助找出原因：测得弹簧测力计提升的高度错误
.(3)该滑轮组的机械效率实际为
80%
.(4)若提升的钩码重增加6 N，则该滑轮组的机械效率将
变大
(填变化情况).(5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关. 根据探究目的，他们先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率，请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图.
答案
11.(1)竖直 匀速
(2)错误 测得弹簧测力计提升的高度错误
(3)80%
(4)变大
(5)
[解析](1)实验中小红应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计,使钩码升高,此时滑轮组系统处于动态平衡状态,测力计示数等于绳子自由端拉力.(2)因额外功的存在,则滑轮组的机械效率不可能为100%,所以小雪和小红得出的结论是错误的;由图甲可知,动滑轮上绳子的段数n=5,弹簧测力计提升的高度应为s=nh=5×0.1 m=0.5 m,则小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%的原因是测得弹簧测力计提升的高度错误.(3)由表中数据可知有用功为0.2 J,总功应为$W_总=Fs=0.5\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}=0.25\ \mathrm{J}$,则该滑轮组的机械效率实际为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{0.2\ \mathrm{J}}{0.25\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$.(4)若提升的钩码重增加6 N,则在提升的高度不变的情况下,有用功增大,而额外功基本不变,则根据$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}×100\%=\frac{1}{1+\frac{W_{额外}}{W_{有用}}}×100\%$可知,该滑轮组的机械效率将变大.
(5)图乙中动滑轮上绳子的段数为2段,为了改变绳子的绕法,应让绳子的起始端系在动滑轮的挂钩上,此时动滑轮上绳子的段数为3段.
