中考物理實驗19 （考點精練）測量滑輪組的機械效率（解析版）

實驗19測量滑輪組的機械效率一．選擇題（共6小題）1．在探究“影響滑輪組機械效率高低的因素”時，小明如圖所示的甲、乙兩個滑輪組來驗證的猜想是：滑輪組的機械效率可能與A．被提升物體的質(zhì)量有關(guān) B．動滑輪的個數(shù)有關(guān) C．物體被提升的高度關(guān) D．承重繩子的段數(shù)有關(guān)【解答】解：圖中提升的物體的重力不相同（鉤碼的個數(shù)不相同），但是使用相同的滑輪組，因此這兩個圖研究的是滑輪組的機械效率與被提升物體重力的關(guān)系。故選：。2．如圖所示是小剛同學在“測量滑輪組的機械效率”實驗中使用的實驗裝置，得到的數(shù)據(jù)記錄在下方表格中。關(guān)于小剛的實驗，忽略繩重和摩擦，下列說法不正確的是試驗次數(shù)123鉤碼重446鉤碼上升高度0.10.10.1繩端拉力1.81.42.4繩端移動距離0.30.50.3機械效率A．由表中數(shù)據(jù)可知，第1次實驗是使用甲圖做的實驗 B．由表中數(shù)據(jù)可知，第2次實驗是使用乙圖做的實驗 C．由第1、2次數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與動滑輪的自重有關(guān) D．由第2、3次數(shù)據(jù)可知，滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼的重力有關(guān)【解答】解：（1）根據(jù)，第1次實驗繩子的有效段數(shù)：；同理，第2、3次實驗繩子的有效段數(shù)分別為5、3，故第1次實驗是使用甲圖做的實驗；第2次實驗是使用乙圖做的實驗，正確；（2）第1、2次實驗使用的裝置不同，提升物體的重力相同，第2次實驗要克服兩個動滑輪做額外功，由表中數(shù)據(jù)可知，兩次實驗滑輪組的機械效率不同，故滑輪組的機械效率與動滑輪的自重有關(guān)；正確；（3）因滑輪組的機械效率與動滑輪的自重有關(guān)，故研究滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼的重力有關(guān)，要控制使用相同的裝置，只改變提升物體的重力大小，而第2、3次中，所用裝置不同（動滑輪重不同），故由第2、3次數(shù)據(jù)可知不能得出滑輪組的機械效率與被提升的鉤碼的重力有關(guān)。錯誤。故選：。3．某同學想通過實驗來探究“影響滑輪組的機械效率的因素”，如圖所示，并測算了各次實驗裝置的機械效率。關(guān)于他的實驗過程，下列說法中不正確的是A．由①②可知：滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān) B．由②③可知：同一滑輪組提起物重越大，機械效率越低 C．在①實驗中，應勻速豎直向上拉動繩子 D．為使實驗的結(jié)論更具可靠性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律【解答】解：、①、②兩次實驗中繩子繞法不同，提升的物重相同，兩次機械效率都是，所以可知滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān)，故說法正確；、②、③兩次實驗是同一滑輪組，提升的物重不同（第③次物重更大），③的機械效率大于②，說明同一滑輪組提起物重越大，機械效率越高，故說法錯誤；、在①實驗中，為正確測量拉力的大小，應勻速豎直向上拉動繩子，故說法正確；、為使實驗的結(jié)論更具可靠性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律，這種做法是值得提倡的，故說法正確。故選：。4．為了研究機械效率與哪些因素有關(guān)，小明同學提出兩個猜想：猜想一：機械效率是否與有關(guān)；猜想二：機械效率是否與有關(guān)。為了驗證猜想，小明先用如圖甲所示的裝置不斷改變，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出與關(guān)系如圖乙（a）所示；然后換另一個不同重量的動滑輪，不斷改變，計算并繪出與關(guān)系如圖乙（b）所示。根據(jù)圖象他A．只能驗證猜想一 B．只能驗證猜想二 C．既不能驗證猜想一，也不能驗證猜想二 D．既能驗證猜想一，也能驗證猜想二【解答】解：由圖（a）或者圖（b）可知，當甲圖中動滑輪的重力一定時，都有滑輪組的機械效率隨提升物體重力的增大而增大，故可以驗證猜想一；在圖（a）和圖（b）中，提升物體的重力相同時，動滑輪的重力不同，滑輪組的機械效率不同，故可以驗證猜想二。綜上可知，選項錯誤、正確。故選：。5．用如圖所示的裝置研究滑輪組機械效率，下列說法不正確的是A．彈簧測力計通常要豎直向上勻速拉動 B．測量機械效率的原理： C．機械效率與動滑輪重力的大小有關(guān) D．提高機械效率可以通過減小鉤碼的重力來實現(xiàn)【解答】解：．在實驗操作中應豎直向上勻速拉動彈簧測力計，這樣彈簧測力計處于平衡狀態(tài)，彈簧測力計的示數(shù)才反映了拉力的大小，故正確；．測量機械效率的原理：，故正確；．圖中滑輪組的機械效率與動滑輪的重力有關(guān)，在物重一定的條件下，動滑輪越重，機械效率越低，故正確；．減小鉤碼的重力，在額外功相同的情況下，有用功減小，有用功占總功的百分比減小，滑輪組的機械效率減小，故錯誤。故選：。6．某同學想通過實驗來探究“影響滑輪組的機械效率的因素”。他做了如圖所示的實驗，并測算了各次實驗裝置的機械效率。關(guān)于他的實驗過程，下列說法中不正確的是A．根據(jù)①、②兩次實驗可知：滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān) B．根據(jù)②、③兩次實驗可知：同一滑輪組提起物重越大，機械效率越低 C．根據(jù)該同學的探究結(jié)論可知，通過適當增大物重可以提高滑輪組的機械效率 D．為使實驗的結(jié)論更具可靠性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律【解答】解：、①、②兩次實驗中繩子繞法不同，提升物重相同，機械效率都是，因此，說明滑輪組的機械效率與繩子的繞法無關(guān)，是正確的；、②、③兩次實驗是同一滑輪組，提升的物重不同，②的機械效率小于③，說明同一滑輪組提起物重越大，機械效率越高，因此，是錯誤的，符合題意；、通過比較②、③兩次實驗可以看出，適當增大物重可提高機械效率，是正確的；、為使實驗的結(jié)論更具可靠性，應換用不同的裝置進行多次實驗歸納得出普遍規(guī)律，這種做法是值得提倡的，是正確的。故選：。二．填空題（共4小題）7．現(xiàn)用如圖甲所示的裝置來探究滑輪組的機械效率與所掛物重的關(guān)系，改變，豎直向上勻速拉動彈簧測力計，計算并繪出與關(guān)系如圖乙所示，若不計繩重和摩擦，則：（1）動滑輪自重是2；（2）當時，重物以速度勻速上升，拉力做功的功率是，此時滑輪組的機械效率是；（3）圖乙中的曲線表明，同一滑輪組的機械效率隨所掛物重的增大而增大，最終（會不會）達到；僅改變圖甲中的繞繩方式、重復上述實驗，所得到的圖線與圖乙所示曲線（相同不同）。【解答】解：（1）由圖乙可知，物重時，滑輪組的機械效率，因不計繩重和摩擦，克服物重做的功為有用功，克服動滑輪重力和物重做的功為總功，所以，滑輪組的機械效率：，解得：；（2）由圖可知，，不計繩重和摩擦，拉力的大小：，繩端移動的速度：，則拉力做功的功率：；此時滑輪組的機械效率為：；（3）不計繩重和摩擦，使用滑輪組提升物體時，需要克服動滑輪重力做額外功，有用功一定小于額外功，滑輪組的機械效率達不到；不計繩重和摩擦，用滑輪組提升相同的物體上升相同的高度時，改變圖甲中的繞繩方式，所做的有用功相同，克服物體重力和動滑輪重力所做的總功不變，則滑輪組的機械效率不變，所以，重復上述實驗，所得到的圖線與圖乙所示曲線相同。故答案為：（1）；（2）18；；（3）不會；相同。8．在“測定動滑輪機械效率”的實驗中，小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，不計繩重及摩擦，改變鉤碼的數(shù)量，正確操作后，記錄的實驗數(shù)據(jù)如表：實驗序號鉤碼重鉤碼上升的高度拉力繩端移動的距離①1.0200.740②2.0201.240③3.0201.740（1）第①次實驗時，測得動滑輪的機械效率為71.4．（結(jié)果保留一位小數(shù)）（2）第②次實驗時，若鉤碼靜止，拉力的大小會（選填“大于”、“小于”或“等于”。（3）由表中實驗數(shù)據(jù)分析可知，同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”。【解答】解：（1）由表中實驗數(shù)據(jù)可知，第①次實驗測得動滑輪的機械效率：；（2）若鉤碼靜止，裝置仍處于平衡狀態(tài)，因為不計繩重及摩擦，所以拉力大小不變，等于。（6）根據(jù)表格數(shù)據(jù)可知，②③兩次實驗動滑輪的機械效率分別為：；；根據(jù)三次的機械效率及物重的變化可得：同一動滑輪，所提升物重增大，機械效率將增大。故答案為：（1）71.4；（2）小于；（3）增大。9．學校的物理興趣小組在“探究滑輪組的機械效率”時設(shè)計了如圖所示的實驗裝置，鉤碼總重，由圖可知，彈簧測力計豎直向上勻速拉動細繩時的拉力為2.4，鉤碼內(nèi)上升，上升過程中鉤碼的機械能（填“變大”“變小”或“不變”，該滑輪組所做的有用功為，該滑輪組的機械效率為。（保留一位小數(shù)）【解答】解：（1）由圖知，測力計的分度值為，所以測力計的示數(shù)為；（2）彈簧測力計勻速拉動鉤碼上升，鉤碼的質(zhì)量不變，速度不變，故動能不變；高度增加，故重力勢能增大，所以機械能變大；（3），因為由3段繩子承擔物重，所以，。故答案為：2.4；變大；；。10．測量滑輪組的機械效率器材滑輪、細線、的鉤碼若干、鐵架臺、彈簧測力計、刻度尺。數(shù)據(jù)記錄表格鉤碼重鉤碼升高的高度有用功拉力測力計移動距離總功機械效率100.110.3問題討論若不計繩重和摩擦，使用該滑輪組提起重的鉤碼時剛好不省力?！窘獯稹拷猓浩鞑模焊鶕?jù)滑輪組的機械效率為：，、用測力計測量大小，、用刻度尺測量；數(shù)據(jù)記錄表格：，根據(jù)，拉力：；如下表所示：碼重鉤碼升高的高度有用功拉力測力計移動距離總功機械效率100.1140.31.2問題討論：根據(jù)，則繩子的有效段數(shù)：，若不計繩重和摩擦，克服動滑輪做的功為額外功，則；即，若不計繩重和摩擦，則，①；剛好不省力，即②由①②得：。使用該滑輪組提起重的鉤碼時，鉤碼時剛好不省力。故答案為：刻度尺；如上表；1。三．實驗探究題（共4小題）11．在“探究動滑輪工作時的特點”活動中，小明用如圖所示的動滑輪提升鉤碼，改變鉤碼的數(shù)量，在正確操作的情況下，測得的實驗數(shù)據(jù)如下。實驗序號鉤碼重鉤碼上升高度拉力繩端移動的距離①1.0101.120②2.0101.720③3.0102.320（1）分析表中數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，使用動滑輪提升物體時，拉力不等于物體重力的一半，而是大于物體重力的一半，其主要原因是動滑輪有重力。（2）在某一次測量中，彈簧測力計不是沿豎直向上拉，而是斜向上拉，其他條件不變，動滑輪的機械效率將（選填“增大”、“減小”或“不變”。（3）小明進一步研究，測出動滑輪的質(zhì)量為，計算出每一組總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差值△，根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)重物的重力越大，差值△（選“越大”、“越小”或“不變”，請你利用所學知識對此作出解釋。（4）某次實驗時將繩子自由端勻速拉動時彈簧測力計的讀數(shù)記為，鉤碼重記為，動滑輪重記為，繩自由端移動距離記為，鉤碼提升高度記為，不計繩子重及摩擦。則下列關(guān)于滑輪組機械效率的計算關(guān)系中正確的是?！窘獯稹拷猓海?）由可知，由于動滑輪有重力，所以拉力大于物體重力的一半；（2）當方向不在豎直方向上時，由于動力臂變短，會造成拉力偏大，從而使得總功變大。根據(jù)，在有用功不變的情況下，總功增大，所以機械效率減??；（3）在計算出每一組總功與有用功和克服動滑輪重力的功的差值△，即克服繩重和繩子與輪之間的摩擦做的功時，要控制物體提升的高度相同，故應通過比較第①、②和③組的數(shù)據(jù)；△；△；△；故重物的重力越大，差值△越大，原因是：所掛鉤碼增多，摩擦力增大，額外功增多；（4）不計繩子重及摩擦，、有用功為，總功為，所以，故正確；、用功為，總功為，所以，故正確；、額外功，總功為，有用功，所以，故錯誤。、有用功為，總功為，，所以，故錯誤。故選。故答案為：（1）動滑輪有重力；（2）減小；（3）越大；所掛鉤碼越多，摩擦力增大，額外功增大；（4）。12．如圖甲為某實驗小組測一滑輪組機械效率，下表為該組的數(shù)據(jù)：實驗次數(shù)動滑輪重鉤碼重鉤碼上升高度直接將鉤碼舉高做的功動力動力作用點移動距離使用滑輪組動力做的功滑輪組的機械效率10.5010.10.10.70.30.21220.10.21.10.30.33340.10.42.00.3（1）將表格中的數(shù)據(jù)補充填寫完整：0.6；。（2）分析數(shù)據(jù)可得結(jié)論，同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越（選填“高”或“低”。（3）根據(jù)實驗結(jié)論推測，使用該滑輪組再次將重的物體勻速提升，此時滑輪組的機械效率可能為（只填序號）。．．．．（4）另一組在該組實驗基礎(chǔ)上多使用一個動滑輪和一個定滑輪也做了實驗，如圖乙所示，①多使用一個動滑輪，目的是為了改變；②當兩組使用各自的滑輪組提升相同重物時，若忽略繩重及摩擦，它們的機械效率（填“相同”或“不相同”，理由是?！窘獯稹拷猓海?）使用滑輪組動力做的總功為：；斜面的機械效率：。（2）分析三次實驗可知，分析數(shù)據(jù)可得結(jié)論，是由同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高；（3）該滑輪組將的物體勻速提升時的機械效率為，該滑輪組將的物體勻速提升時的機械效率為，由于使用同一個滑輪組時，物體越重，滑輪組的機械效率越高，則使用該滑輪組再次將的物體勻速提升時滑輪組的機械效率應大于，小于，故選項符合；（4）①小紅多使用一個動滑輪，目的是為了改變動滑輪的總重；②這兩位同學使用各自的滑輪組提升相同的重物時，若忽略繩重及摩擦，他們做的有用功相同，但額外功不同樣，有用功占總功的百分比不同即滑輪組的機械效率不同。故答案為：（1）0.6；；（2）高；（3）；（4）①動滑輪的總重；②不相同；在有用功相同，額外功不同，則有用功占總功的百分比不同即滑輪組的機械效率不同。13．小麗實驗小組在測滑輪組機械效率的實驗中得到的數(shù)據(jù)如表所示，實驗裝置如圖所示。物理量名稱實驗1實驗2實驗3鉤碼量446鉤碼上升高度0.10.10.1繩端拉力1.81.42.4繩端移動距離0.30.50.3機械效率7457機械效率平均值（1）小玲同學認為表格設(shè)計有問題，請你指出問題所在：表格中不應設(shè)計機械效率的平均值；（不說明理由）。在實驗中，彈簧測力計應豎直向上提升重物；（2）通過表中數(shù)據(jù)可分析出實驗1是用（選填“甲”或“乙”圖滑輪組做的實驗；（3）3次實驗后得出表中的數(shù)據(jù)，請將第3次測量的效率補充在表中的空白處；（4）通過實驗1和實驗2的數(shù)據(jù)分析可得出結(jié)論：使用不同的滑輪組提升相同的重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率；（5）比較實驗兩個實驗的數(shù)據(jù)可得出正確結(jié)論：使用同組滑輪組，增大物重可以提高滑輪組的機械效率。下列做法提高汽車燃油效率的方法與該結(jié)論相同的是。．汽車通過減輕車身重達到提高汽車燃油效率．汽車在荷載范圍內(nèi)盡量增大載荷量提高汽車燃油效率．汽車按時保養(yǎng)減少機械摩擦損耗提高汽車燃油效率．規(guī)范操作汽車駕駛提高汽車效率【解答】解：（1）滑輪組的機械效率可以反映機械性能的好壞，不同的滑輪組機械效率一般不同，同一滑輪組的機械效率與提升的物重有關(guān)，故不能將機械效率取平均值；表格中不應設(shè)計機械效率的平均值；在測滑輪組機械效率的實驗中需要沿豎直方向勻速拉動彈簧測力計；（2）根據(jù)可知，實驗1中，因此需要甲裝置進行實驗；（3）實驗3中的機械效率：；（4）實驗1和2，提升重物相同，距離相同，只是滑輪組不同，尤其是動滑輪的個數(shù)不同，實驗2的機械效率低于實驗1，因此可得出：使用不同的滑輪組，提升相同的重物時，動滑輪越重，滑輪組的機械效率越低；（5）實驗1和3中，滑輪組相同，實驗3提升的重物大于實驗1，機械效率也更高，說明：使用同一滑輪組，提升的物體越重，滑輪組的機械效率越高；．汽車通過減輕車身重來提高汽車燃油效率與增大物重可以提高滑輪組的機械效率的結(jié)論不符，故不符合題意；．在荷載范圍內(nèi)盡量增大汽車荷載量來提高汽車燃油效率，與增大物重可以提高滑輪組的機械效率的結(jié)論相符，故符合題意；．汽車按時保養(yǎng)減少機械摩擦損耗提高汽車燃油效率與增大物重可以提高滑輪組的機械效率的結(jié)論不符，故不符合題意；．規(guī)范操作汽車駕駛提高汽車效率與增大物重可以提高滑輪組的機械效率的結(jié)論不符，故不符合題意。故選：。故答案為：（1）表格中不應設(shè)計機械效率的平均值；勻速；（2）甲；（3）83；（4）越低；（5）1和3；。14．在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，提高機械效率有著重要的意義。提高機械效率，要從研究影響機械效率的因素出發(fā)，尋求辦法。（1）為了探究影響機械效率的因素，小明選取了大小相同的滑輪，利用圖甲和圖乙裝置進行實驗，并把數(shù)據(jù)整理記錄在下表中。實驗次數(shù)滑輪材質(zhì)鉤碼重提升的高有用功拉力繩端移動的距離總功機械效率1鋁10.10.10.60.30.182鋁20.10.21.00.30.33鋁20.20.41.00.60.64塑料20.20.40.80.60.485塑料20.20.42.10.20.42實驗過程中，應緩慢拉動彈簧測力計，使鉤碼豎直向上做勻速運動。①比較1和2兩次實驗推測，使用該滑輪組再次將重的物體勻速提