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文档简介
12.3机械效率(专题训练)【十大题型】
^中4项&«型归物
有用功和额外功(共6小题)
二.机械效率的概念(共3小题)
三.机械效率的大小比较(共6小题)
四.功的原理(共6小题)
五.机械效率的计算(共6小题)
六.增大或减小机械效率的方法(共4小题)
七.滑轮(组)的机械效率(共10小题)
A.斜面的机械效率(共7小题)
九.斜面机械效率的测量实验(共4小题)
一十.杠杆机械效率的测量实验(共3小题)
一专项发型荆徐
一.有用功和额外功(共6小题)
1.(2023春•花溪区校级月考)用一个滑轮匀速提升重物,重物移动的距离和绳子自由端竖
直移动的距离随时间变化关系的图像如图所示。若物体的重力为80N,作用在绳子自由
端的拉力F为45N。关于这一过程下列说法正确的是()
A.该滑轮在这一工作过程是定滑轮
B.绳子末端移动的速度是2.5cm/s
C.动滑轮重10N
D.克服物体重力所做的有用功是8J
2.(2023•龙岗区校级开学)小红用如图所示的滑轮向左匀速拉动物体A,下列说法正确的
是()
/一・一A
"^xXXXWWXXXXXXXWXXWWXWV^XXXXXXX
A.物体重力做的功是有用功
B.拉力F1做的功是额外功
C.拉力F做的功是总功
D.克服物体受到的摩擦力做的功是总功
3.(2023春•印江县月考)简单机械在我们生活中应用非常广泛,好动手的小明同学分别用
杠杆、斜面和滑轮组将同一物体移动到相同高度,做有用功()
A.杠杆最多B.斜面最多
C.滑轮组最多D.一样多
4.(2023秋•上高县期末)如图甲,A、B是两个完全相同的物体,琴琴同学分别将A、B
两物体拉到斜面顶端,对物体做功情况如图乙所示,请问对物体A做的有用功是J
5.(2023秋•庐江县期末)如图,30N的拉力F水平拉着重为200N的物体在水平路面匀速
移动0.5m的距离。物体所受摩擦力为50N,则拉力做的有用功为Jo
6.(2023秋•南沙区期末)早在3000年前我们的祖先就设计了结构很合理的辘轮,通常用
于从井中提水。如图所示是古代民间的提水设施辘粉,由辘湖头、支架、井绳、水桶等
部分构成。某次取水时井绳拉着质量为10kg的水缓慢上升了4m,水桶的质量为1kg,
在这一过程中,人做的总功为500J。g取10N/kg。求此次取水的过程中:
(1)所取水的重力为多少?
(2)人做的有用功为多少?
(3)人所做的额外功为多少?
井绳辘苗头
二.机械效率的概念(共3小题)
7.(2023秋•仪征市期末)关于功、功率、机械效率,下列说法正确的是()
A.正在水平地面上滚动的足球,足球受到的重力做了功
B.功率越大的机械做功越快
C.用滑轮组提升货物时,功率越大,则机械效率就越高
D.经过不断改进,机器做功的机械效率可达到100%
8.(2023秋•宿城区期末)下列关于机械效率的说法正确的是()
A.越省力的机械,机械效率越高
B.做功越快的机械,机械效率越高
C.所做有用功越多的机械,机械效率越高
D.做功相等的情况下,额外功越少的机械,机械效率越高
9.(2024•青山湖区模拟)如图是家庭阳台上的手摇晾衣架。晾衣架匀速上升过程中,上升
速度越快,机械越高;所挂衣物越重,机械越高。(均选填“功率”或
三.机械效率的大小比较(共6小题)
10.(2023秋•长治期末)在实践活动基地,同学们体验使用劳动工具对工作的影响。如图
所示,分别用甲、乙两种形式的滑轮组把重为400N的物体匀速向上提起相同的高度。已
知每个滑轮重为20N,忽略绳子的重力及滑轮与绳子的摩擦。下列判断不正确的是(
图甲图乙
A.甲方式中车对绳子的拉力为400N
B.乙方式中人对绳子的拉力为210N
C.甲、乙两种方式做的有用功相等
D.甲、乙两种方式的机械效率相等
11.(2023秋•京口区期中)如图,斜面AB和AC的粗糙程度相同、倾斜程度不同,将两个
物体沿斜面以相同的速度拉到A点,FI=F2,下列说法正确的是()
网久、乃
A.物体受到的滑动摩擦力大小相同B.两个拉力做功相同
C.两个拉力做功的快慢相同D.两个斜面的机械效率相同
12.(2023秋•花都区期中)如图所示,分别使用甲、乙、丙三种方式把同一物体M匀速提
升至相同高度(绳长不变),测得各拉力大小如图所示,则()
甲乙丙
A.利用丙图机械提升M时省力
B.F乙和F丙两个力所做的功相等
C.乙图机械的机械效率比丙图机械高
D.通过图中数据无法计算丙图机械的机械效率
13.(2023秋•高州市期末)如图所示,工人们用相同的滑轮组装成不同的滑轮组A、B,提
起等重的建材升高相同的高度,不计摩擦和绳重,拉力做的有用功W1W2,两滑
轮组的机械效率“AT]B;若拉力移动的速度相同,则拉力的功率P1P2(均选
填或"=")。
14.(2024•齐河县模拟)2024年2月23日黄绮珊“绮望三十”小霞2.0全球巡回演唱会在
马来西亚完美收官,年过半百的她高音仍然铿锵有力,下面是她演唱会的几个片段,根
据所学物理知识,回答问题。
【演唱会中一一惊喜】
黄妈演唱会时演唱的《离不开你》,如图所示,F5的高音还是铿锵有力,高音通常是通过
声带上下振动来发声,音越高,振动得越快,黄妈的声带1s可上下振动100多次,每次
上升3cm,身体施加得动力为5N,声带肌肉之间的摩擦力为2N,黄妈1s声带做的有用
功是J,机械效率为%o
【演唱会后一一难忘】珊瑚(黄绮珊粉丝名)在听完演唱会后仍恋恋不忘,打开手机听
黄妈的歌《向云端》,歌词“向云端,向云端,山那边……”,这首歌带着我们的心飞向
云端这首歌非常治愈,首发当天播放量就达到了3亿,当我们加速从地面飞向云端时,
动能,重力势能o(两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)
15.(2023秋•增城区期末)使用两种不同的机械完成某项任务时的数据如图所示。
“大于”“等于”或“小于”);
(2)求乙机械的额外功是多少。
四.功的原理(共6小题)
16.(2023春•覃塘区期末)在生产和生活中经常使用各种机械,关于机械的下列说法,正
确的是()
A.使用机械可以省力、省距离,也可以省功
B.机械做功越快,机械效率越高
C.功率越大的机械,做功越快
D.机械做功越多,机械效率越高
17.(2023秋•无锡期末)用如图所示的装置测量提升物体所做的功。经测量,斜面长s=0.6m,
高h=0.3m,图甲中用弹簧测力计沿斜面匀速拉动小车至高度h处,测力计示数Fi=5.5N,
图乙中沿竖直方向匀速提升小车,使之上升高度h,测力计示数F2=10N。关于该实验,
下列说法中错误的是()
A.斜面可以省力,但不能省功
B.斜面可以省力,也可以省功
C.拉力F1做功为3.3J
D.拉力F2做功为3J
18.(2023秋•高新区校级期末)中华文明源远流长,古人的智慧除四大发明以外,还有许
多值得我们学习的机械。绞车是与辘涉相似的另一种机械,它从唐代起便被普遍应用,
成为建筑、军事必备器械之一。如图是我国古人利用绞车提升巨石的情景,下列说法正
确的是()
A.使用此装置可以省功B.上方的滑轮可以改变力的方向
C.使用此装置可以省距离D.绞车由动滑轮、定滑轮及轮轴组成
19.(2023秋•南昌县期中)省力的机械必然费距离;省距离的机械必然费力;既省力又省
距离的机械是的(选填“存在”、“不存在”)。也就是说使用任何机械都不
能省o这就是机械功原理。
20.(2023秋•亭湖区校级期中)如图所示,根据功的相关知识补全知识网络图:
①“做功本领”应填;(选填"A”或"B”)
②C处:o(填物理公式)
③使用机械可以省力或省距离,但不能省o
21.(2022秋•吁胎县期末)图甲是一个汽车引擎盖,被抬起的过程可近似看成一个能绕B
点转动的均匀直杠杆AB(如图乙);若引擎盖重G=200N,其重心在中点C处,不计摩
擦,刚刚抬起时,作用在A点竖直向上的力F=N,使用杠杆(选填“能”
或“不能”)省功。
五.机械效率的计算(共6小题)
22.(2023秋•天宁区校级月考)小亮不慎将质量为1kg的水桶掉到了井里,在将水桶捞出
的同时,带上了2kg的水,若水桶升高的距离为2.5m,(g取10N/kg,不考虑绳重。)则
下列说法正确的是()
A.有用功是80J,机械效率是66.7%B.有用功是50J,额外功是25J
C.额外功是25J,总功是75JD.有用功是25J,机械效率33.3%
23.(2023春•日照期末)起重机的机械效率一般为40%〜50%之间,在某次工作中,起重
机把重5000N的物体匀速提升了3m,则它做的有用功是。已知这时起重
机的机械效率为40%,那么起重机的电动机所做的功是。
24.(2023秋•宜州区期末)在南宁地铁5号线的施工中,起重机在20s内将质量为4.5X103kg
的钢材沿竖直方向匀速提升了2m,而它的电动机所做的功是2X1()5J,求:
(1)起重机对钢材所做的有用功?
(2)起重机的机械效率?
(3)起重机对钢材做功的过程中,电动机的功率是多少?
25.(2023春•福田区期末)如图为比亚迪的一款正在测试爬坡性能的新能源汽车,该车质
量为2t,当其匀速爬上高12m、长20m的陡坡时,用时2s,发动机的牵引力为L5XlO'N。
(g取10N/kg)求爬坡过程中:
(1)该车的有用功;
(2)该车的机械效率;
(3)牵引力的功率。
26.(2023•东港区校级三模)有人用斜面滑轮组合在一起来提升重600N的木箱,如图所示,
动滑轮重20N,用160N的拉力F使木箱沿着斜面滑动5m,同时木箱也升高了3m,此
过程中由于绳、滑轮间摩擦而需做的额外功为40J。求:
(1)拉力做的有用功;
(2)整个装置的机械效率;
(3)斜面对木箱的摩擦力大小。
27.(2024•碑林区校级一模)2023年,我国干旱灾害造成2097.4万人次不同程度受灾,农
作物受灾面积3803.7千公顷,各地都在积极抽水抗旱。如图所示是某村临时搭建的抽水
抗旱情景及示意图,水泵的流量为18t/h(每小时流出管口的水的量),抽水高度H为6m。
求:(g=10N/kg)
(1)水泵抽水时,水的动能和能增大,刚开始抽水时,管内的水面升高,水
泵A点受到水的压力-
(2)该机械装置所做有用功的功率为多少?
(3)带动水泵的动力为电力,每小时耗电3.6X1()6J。则整个机械装置的效率为多少?
六.增大或减小机械效率的方法(共4小题)
28.(2023秋•东莞市期末)《物原》记载:“史佚始作辘特。”如图,人们借助辘粉从井中汲
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。下列说法正确的
是()
A.该装置能够省功
B.取水时克服水重和桶重做的功是有用功
C.使用更轻的桶能提高机械效率
D.人提水桶水平运动时,拉力对水桶做了功
29.(2023秋•海门区期末)如图,用滑轮组匀速竖直向上提升重物,不计摩擦,下列措施
不能提高滑轮组机械效率的是()
A.增加重物的重力B.减小滑轮的重力
C.减小绳子的重力D.减少绳子的股数
30.(2023•英德市二模)如图为塔式起重机的起重结构简化示意图,a属于(选填
“定”或“动”)滑轮,b能起到(选填”改变力的方向”或“省力”)的作用。
请你提出一个使起重机机械效率提高的方法:。
,,固定点
连按起升*~\
电动机aW
<»>
3
31.(2023•梁溪区校级一模)为了研究滑轮组的机械效率,小红分别用如图所示的(甲)、
(乙)两个滑轮组,在100s内将重为400N的物体G匀速提升10m,每个滑轮的重均为
20No不计绳重及摩擦,此过程中F甲做的功(选填“>"、"=”或“<”)F乙
做的功,F甲做功的功率为W,甲的机械效率(选填“>"、"=”或“<”)
乙的机械效率。为了提高甲的机械效率,可以采取的措施是
(甲)(乙)
七.滑轮(组)的机械效率(共10小题)
32.(2024春•北京月考)如图所示,滑轮组悬挂在水平支架上,某工人站在水平地面上,
竖直向下拉动绳子自由端,使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,提升过程支架中滑轮组
的机械效率为90%。已知物体A重540N,该工人重500N。关于该过程,下列说法正确
的是()
A.绳子自由端受到竖直向下的拉力为200NB.绳子自由端拉力的功率为120W
C.动滑轮的重力为60ND.该工人对地面的压力为300N
33.(2024•西安模拟)停车难是如今城市普遍存在的问题,图-1是一“路边空中存车亭”,
图-2为其工作原理图,A为存车架,。为转动轴,B端固定悬挂泊车装置,BC为牵引
钢丝绳,M为电动机。汽车从水平地面被提升到BC与OB垂直的过程中,B点到地面
的距离为3m,OB长为5m(忽略OB的重力和机械的摩擦力),以下说法不正确的是()
A.当处于图-2位置时,OB属于省力杠杆
B.每次停车过程中,机械做的额外功相同
C.若汽车和存车架的总质量为1.5Xl()3kg,要使汽车和存车架升高2m,则需要对它们
做功3义10勺
D.若A和汽车的总质量越大,此装置的机械效率越低
34.(2024•沙坪坝区校级开学)小开用如图所示的滑轮组提升重物,绳子A、B能承受的最
大拉力分别为400N和125N,每个滑轮重力均为30No当滑轮组下端挂重300N的物体,
用水平向右的力F拉绳子自由端,物体在10s内上升了2m,不考虑绳重和滑轮转轴处的
摩擦,下列分析正确的是()
A.拉力F的功率为72WB.绳子自由端移动的速度为0.2m/s
C.力F通过滑轮组做的有用功为660JD.此装置提升重物的最大机械效率为92%
35.(2024•福建模拟)如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。
已知货物的质量为600kg,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%o
若人以0.6m/s的速度匀速前行,经100s将货物拉出仓库。人拉货物的过程中,分析正确
的是()
A.货物移动距离为20mB.工人的拉力为400N
C.工人做的有用功为3.6X10打D.工人拉力的功率为360W
36.(2023秋•阎良区期末)如图1所示,用甲、乙两个滑轮组分别将物体M、N匀速提升
1m,拉力分别为F朴F”此过程相关数据如图2所示,下列有关此过程的说法中正确
的是()
图1图2
A.提升物体时的拉力大小关系为Ftp<F乙
B.甲、乙两个滑轮组中,绳子自由端移动的距离之比为2:3
C.物体M、N的重力大小关系为GM=GN
D.乙滑轮组机械效率比甲低
37.(2024•瑶海区校级模拟)如图所示,小明用滑轮组提升重物,他匀速向下拉动绳子,使
物体上升20cm,G=10N,F=6N,此滑轮组的机械效率为
38.(2024•水富市校级模拟)在如图所示的装置中,斜面长5m,高2m,现将质量为200kg
的物体从斜面底端匀速拉到顶端,若轻质滑轮的机械效率为80%,人作用于绳自由端的
拉力为500N,则总功为J,克服斜面摩擦做的额外功为J°(g取9.8N/kg)
39.(2023秋•信宜市期末)如图甲所示,用滑轮组将重为120N的物体匀速提起,在5s内
绳子自由端移动的距离为3m,图乙是拉力F与绳子自由端移动距离s的关系图象,不计
绳重和摩擦。则图乙中阴影部分的面积表示的物理量的单位是,绳子自由端移
动的速度是m/s,该滑轮组的机械效率为o
40.(2024•广东一模)如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。
已知井深12m,物体重6000N,汽车匀速拉绳子时速度为3m/s,拉力为2.2X1()3N,受
到的阻力为3X103N。求将物体从井底拉至井口的过程中:
(1)绳子自由端移动的距离是多少?
(2)滑轮组的机械效率是多少?
(3)汽车牵引力的功率是多少?
41.(2024•利辛县开学)如图所示,工人师傅用100N的拉力将重500N的物体A沿水平方
向在1s内匀速移动了10cm,已知运动过程中物体A受到的摩擦力是物重的0.3倍,不
计绳重和滑轮间的摩擦,求:
(1)绳端拉力做功的功率;
(2)动滑轮重力;
(3)此滑轮组的机械效率。
A.斜面的机械效率(共7小题)
42.(2023春•民权县期末)道路救援车对故障车辆拖移时可构建成如图所示的模型,当钢
绳对车辆施加沿斜面的拉力为F时,在t时间内可将重为G的小车A沿斜面底端匀速拉
至斜面顶端。已知斜面高为h,斜面长为1。在小车A从水平路面被拖上救援车的过程中
()
A.图中滑轮可以省力
B.拉力F做的有用功为Fh
C.斜面的机械效率为生.
F1
D.斜面长一定时,减小斜面的坡度,斜面越省功
43.(2023秋•利辛县期末)如图所示,张伟同学通过斜面用平行于斜面F=300N的推力,
将质量为40kg的物体在5s时间内匀速推到1m高的平台上,斜面长s=2m0(g取10N/kg)
则()
A.推力的功率为80WB.推力做的总功为300J
C.斜面的机械效率为75%D.斜面对物体的摩擦力大小为100N
44.(2024•新城区校级一模)如图所示,超市购物时,小明用沿斜面向上150N的推力,将
总重为500N的小车匀速推到斜面顶端,用时20s。已知斜面高1.2m,长5m。此过程中
小明做的有用功为J;小明推力做功的功率为W;该斜面的机械效率
为。日常生活中人们利用斜面可以(选填“省力”或“省功”)。
45.(2023秋•高州市期末)如图甲所示,在探究斜面机械效率的小组活动中,分别将A、B
两个完全相同的物体拉到斜面顶端,做功情况如图乙所示,对物体A做的有用功是
对物体B做的额外功是J;拉物体B的斜面机械效率i]B是。
46.(2023秋•临渭区期末)小明学习了简单机械后,利用材质相同的木板搭建了AB、CD
两个长度不同的斜面,如图所示,他把两件完全相同的货物,分别从斜面AB、CD的底
端,以相同大小的速度匀速推到顶端,两次搬运过程中,小明克服货物重力做功的功率
(选填“相等”或“不相等”);若货物的质量为100kg,D到水平地面的高度为
2m,CD的长度为4m,沿CD的推力大小为625N,则沿斜面CD将货物匀速推到顶端的
过程中,克服重力做功为J,斜面CD的机械效率为%o(g取10N/kg)
A水平地面C
47.(2023秋•雁塔区校级期末)我市高架让城区交通变得便捷,同时也成为了一道亮丽的
风景.如图,爸爸开车从平直的道路上以18m/s的速度匀速驶上高架桥的匝道,匝道可
以近似看成一个倾角较小的斜面,此斜面的长度为400m,高度为12m。已知小汽车(含
人)总质量为2.5t,此过程中小汽车的功率为36kW。
(1)小汽车在匝道上行驶时获得的牵引力?
(2)高架匝道的机械效率为多大?
(3)小汽车在匝道上行驶时所受路面的摩擦力为多大?
48.(2023•虞城县模拟)斜面是一种简单机械,利用斜面提升物体可以省力。如图为工人装
车时,车厢高1.5m,用5m长的木板做斜面,用大小为400N的沿斜面向上的推力F,将
质量为100kg的物体从斜面底端A处匀速推至斜面顶端B处,用时8sog取10N/kgo
(1)物体在斜面上运动的平均速度为m/so
(2)物体从底端A到顶端B的过程中,推力做功的功率为多大?
(3)物体沿斜面向上运动时,受到的摩擦力为多大?
(4)斜面的机械效率为多大?
九.斜面机械效率的测量实验(共4小题)
49.(2023秋•盐都区期中)小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械
效率,同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法,其中正确的有()
A.斜面是一种可以省功的机械
B.匀速拉动木块的过程中,木块的机械能是不变的
C.本实验中,用质量相同的小车替代木块,可提高斜面的机械效率
D.匀速拉动木块时,木块所受拉力与摩擦力是一对平衡力
50.(2023秋•苏州校级月考)小金用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率。实验时竖
直向上拉动杠杆,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升(支点和杠杆的摩擦不计)。问:
(1)重为5N的钩码挂在A点时,人的拉力F为2.5N,钩码上升0.15m时,动力作用点
C上升0.5m,此时机械效率r)i为;
(2)小金为了进一步研究杠杆的机械效率与哪些因素有关,仍用该实验装置,将钩码移
到B点,再次缓慢提升杠杆使动力作用点C仍然上升0.5m,拉力变为4N,钩码上升0.3m。
实验测得,此时的机械效率9(选填或“=")中。请你进一步分析,
简述此过程中杠杆效率变化的原因_______________________________________________
51.(2023秋•凤山县期中)许多实验器材在物理实验中能被重复利用,斜面就是其中之一。
请完成下列利用斜面进行实验的有关问题:
/念匚<^^7
毛巾表面棉布表面木板表面
图1
(1)图甲所示实验用来探究动能大小的影响因素,对于同一个球A,要放在斜面的不同
高度让其自由下滑;若本实验装置的水平面绝对光滑,还能得出实验结论吗?(选
填“能”或“不能”);
(2)图乙所示是测量斜面的机械效率实验,斜面倾斜角为30°,物体B重为4N,用弹
簧测力计沿斜面拉动B时,应使B做运动,实验中弹簧测力计示数如图
所示,则所测斜面的机械效率为;
(3)由图1实验可以得出:小车到达水平面的初速度相同时,水平面越光滑,它的速度
减小得就慢。由此联想到在雨雪天驾驶汽车应适当(选填“增大”或“减小”)
汽车之间的距离。当同一辆小车从同一高度滑下时,从能的转化角度看,小车在水平面
上克服阻力所做的功(选填”在毛巾上时多”、“在木
板上时多”或“在各种表面上一样多")。
52.(2023秋•天宁区校级期中)图甲是某居民楼的无障碍通道,一位中年人正用轮椅推着
他年迈的母亲缓缓上行,图乙是该通道斜面示意图。为了解中年人推轮椅时所用力的大
小,小红和小华进行了探究。她们从斜面底端A点沿斜面确定了相距1m处的B点。(g
取10N/kg)
刈
2O.
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一
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二
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二
二
二.60
二
一
一
二
二E
二
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二-
O2一T0.44
一
一0.3
甲Z丙
(1)选用车轮与轮椅相同材质、花纹的小车为研究对象,进行了如下操作:
①正确使用弹簧测力计,测出小车重为2.0N;
②将弹簧测力计与斜面平行放置并,然后沿斜面方向拉动小车,弹
簧测力计如图乙所示;
③计算出将小车从A点拉到B点的过程中,拉力所做的功为J,利用斜面将小车
从水平地面提升到B点时的机械效率为=
(2)在小车上逐渐添加重物,测出小车的总重G,测出沿斜面匀速拉动小车需要的力,
计算出拉小车从A点到B点所做的功W1,计算出竖直向上将小车从水平地面提升到B
点所做的功W2。以功为纵坐标,以小车总重为横坐标,作出W1和W2与小车总重的关
系图像,分别如图丙中线段a和b;
①由图像可知:该通道斜面提升物体时的机械效率与物重(选填“有关”或
“无关”)。
②若这位母亲的质量为50kg,所坐的轮椅质量为20kg,则中年人用沿着通道斜面方向的
力推轮椅匀速上坡时,力的大小为No
一十.杠杆机械效率的测量实验(共3小题)
53.(2022秋•如皋市期末)小敏和小王分别用如图甲、乙所示的实验装置测定杠杆的机械
效率。实验时,他们都在竖直方向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓
上升。杠杆为质量分布均匀的直棒,不计转轴处摩擦。下表是小王实验时采集到的数据:
实验序号物重G/N拉力F/NA端上升的高度h/mB端下降的高度s/m杠杆的效率
1250.04
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