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1 在测量滑轮组的机械效率时，装置如图所示，欲使机械效率提高，下列措施可行的是(
A.改变绳子的绕法
B.增加提升高度
C.增大物体的重力
D.减小定滑轮的重力
C
)A.改变绳子的绕法
B.增加提升高度
C.增大物体的重力
D.减小定滑轮的重力
答案
1.C
解析
【分析】要解决这道题，需先明确滑轮组机械效率的核心公式及影响因素：机械效率η=W有用/W总，有用功是提升物体做的功（W有=Gh），总功是拉力做的功（W总=Fs）；不计绳重和摩擦时，额外功仅来自提升动滑轮的功（W额=G动h），推导得η=G/(G+G动)。由此可知，机械效率仅与物重G、动滑轮重G动有关，与绳子绕法、提升高度、定滑轮重无关。接下来逐一分析选项：A选项改变绕法仅改变绳子段数，不改变G和G动，机械效率不变；B选项提升高度不影响η的计算结果；C选项增大物重会提高有用功占比；D选项定滑轮重力不影响提升物体的额外功。因此可行措施为C。
【解析】根据滑轮组机械效率的计算公式：η=W有/W总=Gh/(Fs)，不计绳重和摩擦时，可简化为η=G/(G+G动)（G为物重，G动为动滑轮重力）。
选项A：改变绳子绕法，仅调整承担物重的绳子段数n，物重G和动滑轮重G动均未变化，机械效率不变，不可行；
选项B：增加提升高度h，由公式可知η与h无关，机械效率不变，不可行；
选项C：增大物体重力G，有用功W有=Gh增大，额外功W额=G动h不变，有用功在总功中的比例提升，机械效率提高，可行；
选项D：定滑轮的重力不影响提升物体时的额外功（额外功来自动滑轮重和绳重摩擦），减小定滑轮重力对机械效率无影响，不可行。
【答案】C
【知识点】滑轮组机械效率
【点评】本题考查滑轮组机械效率的影响因素，需牢记机械效率的推导逻辑，区分有用功、额外功的来源，明确各因素对机械效率的作用，属于基础概念应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】根据滑轮组机械效率的计算公式：η=W有/W总=Gh/(Fs)，不计绳重和摩擦时，可简化为η=G/(G+G动)（G为物重，G动为动滑轮重力）。
选项A：改变绳子绕法，仅调整承担物重的绳子段数n，物重G和动滑轮重G动均未变化，机械效率不变，不可行；
选项B：增加提升高度h，由公式可知η与h无关，机械效率不变，不可行；
选项C：增大物体重力G，有用功W有=Gh增大，额外功W额=G动h不变，有用功在总功中的比例提升，机械效率提高，可行；
选项D：定滑轮的重力不影响提升物体时的额外功（额外功来自动滑轮重和绳重摩擦），减小定滑轮重力对机械效率无影响，不可行。
【答案】C
【知识点】滑轮组机械效率
【点评】本题考查滑轮组机械效率的影响因素，需牢记机械效率的推导逻辑，区分有用功、额外功的来源，明确各因素对机械效率的作用，属于基础概念应用类题目。
【难度系数】0.5
2 如图所示，某同学分别用甲、乙两套滑轮把同一桶沙子从一楼地面匀速提升到二楼。用甲滑轮所做的总功为$W_1$，机械效率为$\eta_1$；用乙滑轮所做的总功为$W_2$，机械效率为$\eta_2$。不计绳重和滑轮的摩擦，下列说法正确的是(
A.$W_1＜W_2,\eta_1＞\eta_2$
B.$W_1＜W_2,\eta_1＜\eta_2$
C.$W_1=W_2,\eta_1=\eta_2$
D.$W_1=W_2,\eta_1＜\eta_2$
A
)A.$W_1＜W_2,\eta_1＞\eta_2$
B.$W_1＜W_2,\eta_1＜\eta_2$
C.$W_1=W_2,\eta_1=\eta_2$
D.$W_1=W_2,\eta_1＜\eta_2$
答案
2.A
解析
【分析】
要解决本题，需先明确甲、乙滑轮的类型，再结合有用功、额外功、总功的关系，以及机械效率的公式分析。首先，甲图的滑轮轴固定不动，是定滑轮；乙图的滑轮轴随沙子一起运动，是动滑轮。提升同一桶沙子到同一高度，对沙子做的有用功是相同的；不计绳重和摩擦时，定滑轮几乎没有额外功，而动滑轮需要克服自身重力做额外功，因此总功不同；再根据机械效率的公式，有用功相同时，总功越小，机械效率越高，据此判断选项。
【解析】
1. 确定滑轮类型：甲是定滑轮，乙是动滑轮。
2. 计算有用功：提升同一桶沙子，沙子的重力$ G $相同，提升高度$ h $相同，根据有用功公式$ W_{有}=Gh $，可知两次的有用功$ W_{有1}=W_{有2} $。
3. 分析额外功与总功：不计绳重和滑轮的摩擦，定滑轮的额外功几乎为0，而动滑轮的额外功是克服动滑轮自身重力做的功，即$ W_{额2}＞W_{额1} $（$ W_{额1}≈0 $）。总功$ W_{总}=W_{有}+W_{额} $，因此$ W_1=W_{有1}+W_{额1} $，$ W_2=W_{有2}+W_{额2} $，可得$ W_1＜W_2 $。
4. 分析机械效率：机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} $，由于$ W_{有1}=W_{有2} $，且$ W_1＜W_2 $，所以$ \eta_1＞\eta_2 $。综上，$ W_1＜W_2 $，$ \eta_1＞\eta_2 $，正确选项为A。
【答案】
A
【知识点】
定滑轮、动滑轮、机械效率
【点评】
本题考查定滑轮与动滑轮的特点、有用功和额外功的区分，以及机械效率的计算，是基础题型，关键在于理解动滑轮额外功的来源，明确总功、有用功、额外功的关系。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先明确甲、乙滑轮的类型，再结合有用功、额外功、总功的关系，以及机械效率的公式分析。首先，甲图的滑轮轴固定不动，是定滑轮；乙图的滑轮轴随沙子一起运动，是动滑轮。提升同一桶沙子到同一高度，对沙子做的有用功是相同的；不计绳重和摩擦时，定滑轮几乎没有额外功，而动滑轮需要克服自身重力做额外功，因此总功不同；再根据机械效率的公式，有用功相同时，总功越小，机械效率越高，据此判断选项。
【解析】
1. 确定滑轮类型：甲是定滑轮，乙是动滑轮。
2. 计算有用功：提升同一桶沙子，沙子的重力$ G $相同，提升高度$ h $相同，根据有用功公式$ W_{有}=Gh $，可知两次的有用功$ W_{有1}=W_{有2} $。
3. 分析额外功与总功：不计绳重和滑轮的摩擦，定滑轮的额外功几乎为0，而动滑轮的额外功是克服动滑轮自身重力做的功，即$ W_{额2}＞W_{额1} $（$ W_{额1}≈0 $）。总功$ W_{总}=W_{有}+W_{额} $，因此$ W_1=W_{有1}+W_{额1} $，$ W_2=W_{有2}+W_{额2} $，可得$ W_1＜W_2 $。
4. 分析机械效率：机械效率公式为$ \eta=\frac{W_{有}}{W_{总}} $，由于$ W_{有1}=W_{有2} $，且$ W_1＜W_2 $，所以$ \eta_1＞\eta_2 $。综上，$ W_1＜W_2 $，$ \eta_1＞\eta_2 $，正确选项为A。
【答案】
A
【知识点】
定滑轮、动滑轮、机械效率
【点评】
本题考查定滑轮与动滑轮的特点、有用功和额外功的区分，以及机械效率的计算，是基础题型，关键在于理解动滑轮额外功的来源，明确总功、有用功、额外功的关系。
【难度系数】
0.6
3 一个滑轮组经改进后提高了机械效率，用它将同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（
A.有用功减少，总功减少
B.有用功增加，总功增加
C.有用功不变，总功不变
D.有用功不变，总功减少
D
）A.有用功减少，总功减少
B.有用功增加，总功增加
C.有用功不变，总功不变
D.有用功不变，总功减少
答案
3.D
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确有用功、总功的定义，再结合机械效率公式推导两者的变化：
1. 有用功是对我们有用的功，滑轮组提升物体时，有用功公式为$W_{有用}=Gh$，同一物体重力$G$不变，提升高度$h$相同，因此有用功不变；
2. 机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，变形得$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，改进后机械效率$\eta$提高，而$W_{有用}$不变，所以总功会减少。
【解析】
1. 计算有用功：将同一物体匀速提升同样高度，根据$W_{有用}=Gh$，物体重力$G$和提升高度$h$均不变，因此改进前后有用功不变；
2. 推导总功变化：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，变形得$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，改进后机械效率$\eta$提高，$W_{有用}$不变，故总功减少。
综上，改进后有用功不变，总功减少，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、有用功与总功
【点评】
本题考查机械效率的基础应用，核心是掌握有用功的决定因素和机械效率公式的变形，属于概念理解类基础题，需准确区分各功的定义。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确有用功、总功的定义，再结合机械效率公式推导两者的变化：
1. 有用功是对我们有用的功，滑轮组提升物体时，有用功公式为$W_{有用}=Gh$，同一物体重力$G$不变，提升高度$h$相同，因此有用功不变；
2. 机械效率公式为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，变形得$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，改进后机械效率$\eta$提高，而$W_{有用}$不变，所以总功会减少。
【解析】
1. 计算有用功：将同一物体匀速提升同样高度，根据$W_{有用}=Gh$，物体重力$G$和提升高度$h$均不变，因此改进前后有用功不变；
2. 推导总功变化：机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$，变形得$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}$，改进后机械效率$\eta$提高，$W_{有用}$不变，故总功减少。
综上，改进后有用功不变，总功减少，对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
机械效率、有用功与总功
【点评】
本题考查机械效率的基础应用，核心是掌握有用功的决定因素和机械效率公式的变形，属于概念理解类基础题，需准确区分各功的定义。
【难度系数】
0.7
4 新情境 古籍名著 《物原》记载：“史佚始作辘轳。”如图所示，人们借助辘轳从井中汲水时，转动摇把，使绳子在轴筒上不断叠绕，从而将水桶从井中提出。
以下方法可以提高辘轳机械效率的是（
A.减小桶的质量
B.减小桶内水的质量
C.增大转动摇把的速度
D.使用更粗的绳子
以下方法可以提高辘轳机械效率的是（
A
）A.减小桶的质量
B.减小桶内水的质量
C.增大转动摇把的速度
D.使用更粗的绳子
答案
4.A
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确辘轳汲水时的有用功和额外功：汲水时，对水做的功是有用功（$W_{有}=G_{水}h$），对水桶、绳子做的功以及克服摩擦做的功是额外功（$W_{额}=G_{桶}h + G_{绳}h + W_{摩擦}$），机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$（$W_{总}=W_{有}+W_{额}$）。提高机械效率的核心是：在有用功一定时减小额外功，或在额外功一定时增大有用功。接下来逐一分析选项：
选项A：减小桶的质量，会减小额外功（$G_{桶}h$变小），有用功不变，总功减小，机械效率提高；
选项B：减小桶内水的质量，有用功减小，额外功不变，总功减小幅度小于有用功，机械效率降低；
选项C：增大摇把转动速度，不改变有用功和额外功的大小，机械效率与速度无关；
选项D：使用更粗的绳子，会增大额外功（$G_{绳}$变大），机械效率降低。
【解析】
辘轳汲水过程中，有用功是提升水所做的功，即$W_{有}=G_{水}h$；额外功是提升水桶、绳子的功以及克服摩擦的功，即$W_{额}=G_{桶}h + G_{绳}h + W_{摩擦}$；总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$。
要提高机械效率，需减小额外功或增大有用功：
1. 选项A：减小桶的质量，可减小额外功（$G_{桶}h$减小），有用功不变，总功减小，机械效率提高，符合要求；
2. 选项B：减小桶内水的质量，有用功减小，额外功不变，机械效率降低，不符合；
3. 选项C：摇把转动速度不影响功的大小，机械效率不变，不符合；
4. 选项D：更粗的绳子会增大额外功，机械效率降低，不符合。
综上，答案为A。
【答案】
A
【知识点】
机械效率、简单机械
【点评】
本题结合古代汲水工具辘轳考查机械效率的影响因素，需明确有用功与额外功的区分，属于机械效率的基础应用题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先明确辘轳汲水时的有用功和额外功：汲水时，对水做的功是有用功（$W_{有}=G_{水}h$），对水桶、绳子做的功以及克服摩擦做的功是额外功（$W_{额}=G_{桶}h + G_{绳}h + W_{摩擦}$），机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$（$W_{总}=W_{有}+W_{额}$）。提高机械效率的核心是：在有用功一定时减小额外功，或在额外功一定时增大有用功。接下来逐一分析选项：
选项A：减小桶的质量，会减小额外功（$G_{桶}h$变小），有用功不变，总功减小，机械效率提高；
选项B：减小桶内水的质量，有用功减小，额外功不变，总功减小幅度小于有用功，机械效率降低；
选项C：增大摇把转动速度，不改变有用功和额外功的大小，机械效率与速度无关；
选项D：使用更粗的绳子，会增大额外功（$G_{绳}$变大），机械效率降低。
【解析】
辘轳汲水过程中，有用功是提升水所做的功，即$W_{有}=G_{水}h$；额外功是提升水桶、绳子的功以及克服摩擦的功，即$W_{额}=G_{桶}h + G_{绳}h + W_{摩擦}$；总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$。
要提高机械效率，需减小额外功或增大有用功：
1. 选项A：减小桶的质量，可减小额外功（$G_{桶}h$减小），有用功不变，总功减小，机械效率提高，符合要求；
2. 选项B：减小桶内水的质量，有用功减小，额外功不变，机械效率降低，不符合；
3. 选项C：摇把转动速度不影响功的大小，机械效率不变，不符合；
4. 选项D：更粗的绳子会增大额外功，机械效率降低，不符合。
综上，答案为A。
【答案】
A
【知识点】
机械效率、简单机械
【点评】
本题结合古代汲水工具辘轳考查机械效率的影响因素，需明确有用功与额外功的区分，属于机械效率的基础应用题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
5 [2025柳州段考改编]某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
（1）通过比较
（2）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越
（3）某同学在该实验中加速向上提升钩码，所测滑轮组的机械效率会
（1）通过比较
1、2
两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组，提升重物的重力
越大，滑轮组的机械效率越高。（2）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越
低
（选填“高”或“低”）。（3）某同学在该实验中加速向上提升钩码，所测滑轮组的机械效率会
偏小
（选填“偏大”“偏小”或“不变”）。答案
5. (1) 1、2 提升重物的重力
(2) 低
(3) 偏小
(2) 低
(3) 偏小
解析
【分析】
解决本题需运用控制变量法分析实验数据，结合滑轮组机械效率的影响因素解题：探究机械效率与某一因素的关系时，需控制其他因素不变，仅改变要探究的因素；同时明确机械效率公式η=W有/W总，结合总功、有用功的变化判断效率变化。
【解析】
（1）探究机械效率与绳子段数的关系，需控制滑轮组相同、提升重物的重力相同，仅改变绳子段数，因此比较1、2两次实验；2、3两次实验中滑轮组相同，提升重物的重力不同，且重物重力越大，机械效率越高，故得出结论：同一滑轮组，提升重物的重力越大，机械效率越高。
（2）3、4两次实验中，提升的重物相同，动滑轮的重力不同，动滑轮越重，额外功越多，总功占比越大，机械效率越低。
（3）加速向上提升钩码时，拉力大于匀速提升时的拉力，总功W总=Fs，同一装置提升相同高度时绳子自由端移动距离s不变，因此总功偏大；有用功W有=Gh不变，由η=W有/W总可知，机械效率偏小。
【答案】
(1)1、2；提升重物的重力 (2)低 (3)偏小
【知识点】
滑轮组机械效率、影响滑轮组机械效率的因素
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，重点考查控制变量法的应用及对机械效率公式的理解，是力学实验的基础题型，需学生熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.6
解决本题需运用控制变量法分析实验数据，结合滑轮组机械效率的影响因素解题：探究机械效率与某一因素的关系时，需控制其他因素不变，仅改变要探究的因素；同时明确机械效率公式η=W有/W总，结合总功、有用功的变化判断效率变化。
【解析】
（1）探究机械效率与绳子段数的关系，需控制滑轮组相同、提升重物的重力相同，仅改变绳子段数，因此比较1、2两次实验；2、3两次实验中滑轮组相同，提升重物的重力不同，且重物重力越大，机械效率越高，故得出结论：同一滑轮组，提升重物的重力越大，机械效率越高。
（2）3、4两次实验中，提升的重物相同，动滑轮的重力不同，动滑轮越重，额外功越多，总功占比越大，机械效率越低。
（3）加速向上提升钩码时，拉力大于匀速提升时的拉力，总功W总=Fs，同一装置提升相同高度时绳子自由端移动距离s不变，因此总功偏大；有用功W有=Gh不变，由η=W有/W总可知，机械效率偏小。
【答案】
(1)1、2；提升重物的重力 (2)低 (3)偏小
【知识点】
滑轮组机械效率、影响滑轮组机械效率的因素
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的探究展开，重点考查控制变量法的应用及对机械效率公式的理解，是力学实验的基础题型，需学生熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.6
