实验题14测量滑轮组的机械效率解析版冲刺2021年中考物理实验专题精做精练通用版

实验题14测量滑轮组的机械效率（解析版）-冲刺2021年中考物理实验专题精做精练（通用版）一．实验：实验原理：WGhWFs有总实验器材：弹簧测力计、刻度尺、铁架台、滑轮、细线、钩码。注意事项：竖直向上，缓慢拉动测力计。实验1保持动滑轮重一定，改变钩码重力结论：动滑轮重一定,物重越大，机械效率越高。实验2保持钩码重力一定，改变动滑轮重。结论：物重一定，动滑轮越重，机械效率低。二．真题精练1.(2020年湖南省岳阳市中考真题)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表：实验次数物重G(N)物体上升高度h(m)拉力F(N)绳子自由端移动距离s(m)机械效率η140.12.00.366.7%250.10.3694%360.12.60.3(1)实验时，应沿竖直向上的方向______拉动弹簧测力计；(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图所示为______N；(3)第3次实验滑轮组的机械效率是______；(保留一位小数)(4)如果用这个滑轮组提升7N的重物，则它的机械效率可能是______(选填序号)。A．60%B．70%C．80%【答案】(1).匀速(2).24(3).77.0%(4).C【解析】【详解】(1)[1]在实验过程中，应沿竖直方向匀速向上拉动弹簧测力计，此时处于平衡状态，受到平衡力的作用，测力计示数才等于拉力大小。(2)[2]由图可知，测力计分度值为0.2N，则第2次实验中弹簧测力计的示数为2.4N。(3)[3]第3次实验滑轮组的机械效率η=6N0.1m2.6N0.3mGhFs≈77.0%(4)[4]由实验数据可知，用同一滑轮组，提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高，所以，使用该滑轮组提升7N的重物，此时物重比第3次实验的物重还大，则此时滑轮组的机械效率大于77.0%，可能为80%，故选C。2.(2020年天津市中考真题)在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；..为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：实验次数钩码所受的重力G/N提升高度h/m拉力F/N蝇瑞移动的距离s/m机械效率𝜂12.00.11.00.366.7%24.00.11.80.374.1%36.00.12.503请你解答如下问题：(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为______：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式()；(2)分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率______(选填“越高”“越低”或“不变”)；(3)为了验证猜想二，还需增加的实验器材是______｡【答案】(1).80.0%(2).(3).越高(4).自重不同的滑轮【解析】【详解】(1)[1]第3次实验中，有用功W有=Gh=6.0N×0.1m=0.6J通过滑轮组所做的总功W总=Fs=2.5N×0.3m=0.75J滑轮组的机械效率.0.6J80%0.75JWW有总[2]因为绳子端移动的距离是物体提升高度的3倍，所心滑轮组承重绳子的根数为3，那么滑轮组的绕线如图：(2)[3]分析表格数据知，用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率越高。(3)[4]猜想二，要验证滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关，换用自重不同的动滑轮进行实验。3.(2020年山东省青岛市中考真题)研究定滑轮的特点：(1)在研究使用定滑轮是否省力时，用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是______和______。(2)如图乙所示，分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，则三个力的大小关系是______。(3)旗杆顶部有一个定滑轮，给我们升国旗带来了便利。这是利用定滑轮______的特点。【答案】(1).弹簧测力计对绳子末端的拉力(2).物体的重力(3).F1=F2=F3(4).可以改变力的方向【解析】【详解】(1)[1][2]在研究使用定滑轮是否省力时，我们需要比较绳子末端受到的拉力和物体的重力大小；用如图甲所示装置匀速提升重物，需要测量的物理量是弹簧测力计对绳子末端的拉力和物体的重力。(2)[3]图乙的装置是一个定滑轮，定滑轮工作的特点既不省力也不费距，所以分别用拉力F1、F2、F3匀速提升重物，三个力的大小相等，即F1=F2=F3(3)[4]虽然既不省力也不费距，但是定滑轮可以改变力的方向，所以旗杆顶部装一个定滑轮能够方便我们升降国旗。4.(2020年辽宁省朝阳市中考真题)在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示，第三次实验时的拉力如图所示。实验次数钩码所受的重力G/N钩码上升的高度h/cm拉力F/N绳自由端移动的距离s/cm机械效率η12100.83083.3%24101.530②3610①30*(1)实验中应_______拉动弹簧测力计使钩码上升；(2)表格中编号①的数据应为______；编号②的数据应为________；(3)比较实验数据可得出的实验结论是：使用同样的滑轮组，_____________；(4)如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重力为_______N。【答案】(1).竖直向上匀速(2).2.2(3).88.9%(4).提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高(5).0.4【解析】【详解】(1)[1]实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计使钩码上升。(2)[2]由图知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力为2.2N。[3]由100%100%WGhWFs有总可得第二次实验的机械效率4N0.1m100%100%100%88.9%1.5N0.3mWGhWFs有总(3)[4]实验选用的是同滑轮组，动滑轮的重力不变，由表中实验数据分析可知，同一滑轮组提升的物体越重，滑轮组的机械效率越高。(4)[5]因忽略绳重和摩擦，故所做额外功是克服动滑轮重力阻力所做的功，则有额总有则动滑轮的重力为0.8N0.3m2N0.1m0.4N0.1mFsGhGh动5.(2020年山东省东营市中考真题)学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这一课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关｡为此，实验室提供了如下器材∶长木板､垫木(长宽高之比为1∶2∶4)､木块(带钩)､天平､弹簧测力计､停表､刻度尺､细线｡请根据需要选择合适的器材，完成以下题目｡(1)实验目的：______(2)实验器材：______(3)实验步骤：______(4)分析与论证：______(5)交流与评估：______【答案】(1).见解析(2).见解析(3).见解析(4).见解析(5).见解析【解析】【详解】(1)[1]实验目的∶探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度是否有关(2)[2]实验器材∶长木板､垫木､木块(带钩)弹簧测力计､刻度尺､细线(3)[3]实验步骤∶①把垫木平放，将长木板的一端垫高，构成一个斜面｡用刻度尺测出斜面的长度s1和斜面高度1h｡用弹簧测力计测出木块所受的重力G，再用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速滑动，由底部上升到顶端，记下此时弹簧测力计的示数F1，记录数据｡②把垫木侧放，将长木板的一端垫高，斜面变陡一些，重做实验，记录数据｡③把垫木竖放，将长木板的一端垫高，斜面再变陡一些，重做实验，记录数据｡④收集处理数据，进行比较､归纳｡(4)[4]分析与论证∶通过公式100%100%WGhWFs有总计算出各次实验的机械效率，进行分析∶若测得的机械效率都相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度无关；若测得的机械效率不相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关｡(5)[5]交流与评估∶①该实验中，测量拉力时，应保持木块在斜面上做匀速运动｡②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度等其他因素有怎样的关系呢，如何验证？三．模拟演练1．小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)实验时，小明竖直向上拉动弹簧测力计，使钩升高，弹簧测力计读数为0.5N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：钩码重G/N弹簧测力计提升的高度x/m有用功W有/J总功W总/J机械效率η10.20.10.1100%(2)小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100%，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：。(3)该滑轮组的机械效率实际为。(4)在实验中，若将钩码的重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)匀速；(2)绳子自由端移动的距离应该是0.3m，不等于0.2m；(3)66.7%；(4)变大。【解析】(1)小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数。(2)由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n＝3；已知钩码上升高度h＝0.1m，则测力计移动距离：s＝nh＝3×0.1m＝0.3m，由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m，测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。(3)滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%＝×100%≈66.7%。(4)提升的钩码重增加到6N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。2．探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如表所示。次数钩码重力(N)提升高度(cm)有用功(J)拉力(N)总功(J)机械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0301.742.5401.02.01.6063%(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。(2)甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率(选填“增大”、“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因。(3)乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出：总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即：W总＞W有+W轮，他猜测还有因素影响机械效率。(答一种因素即可)(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，通过比较第1、2和组的数据，发现重物的重力越大，差值△W(选“越大”、“越小”或“不变”)，请你利用所学知识对此作出解释。【答案】(1)如上表所示；(2)增大；动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大；(3)绳重、各种摩擦；(4)4；越大，所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。【解析】(1)由表中数据，第3次实验的有用功：W有＝Gh＝2N×0.3m＝0.6J；绳子有效段数为2，根据s＝nh，绳子自由端移动的距离s＝2h＝2×0.3m＝0.6m，总功：W总＝Fs＝1.7N×0.6m＝1.02J；机械效率：η＝＝≈59%；次数钩码重力(N)提升高度(cm)有用功(J)拉力(N)总功(J)机械效率11.0400.41.10.8845%21.5400.61.41.1254%32.0300.61.71.0259%42.5401.02.01.6063%(2)纵向比较表中数据，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大；原因：动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大。(3)实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率；(4)在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值△W＝W总﹣W有﹣W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第1、2和4组的数据；△W1＝W总1﹣W有1﹣W轮＝0.88J﹣0.4J﹣G轮h