初中物理机械能实验题

用如图所示装置测量动滑轮的机械效率．实验时，竖直向上的匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升．实验数据如下表．


（1）第②次实验时，测得动滑轮的机械效率约为      ．
（2）分析表中数据可知，对于同一动滑轮，所提升钩码的重力增大，机械效率将      ；提升相同重力的钩码时，动滑轮的重力增大，其机械效率将      ．（选填“增大”、“减小”或“不变”）
（3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：      ．

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置，高度分别为h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：

（1）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是      ，实验时应选择      两个图所示实验进行比较；实验得到的结论是      ．
（2）用来研究超载安全隐患时，需要控制的变量是      ，应选择      两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是      ．

物体由于　　而具有的能，叫做动能。在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想：

$A$．物体的动能可能与物体的质量有关；

$B$．物体的动能可能与物体的速度有关。

设计以下探究实验：让质量为 $m$的小球从高为 $h$的斜槽上滚下，在水平面上运动。运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离 $s$。实验过程如图甲、乙、丙所示。图中 $m_1<m_2$、 $s_1<s_2$、 $s_1<s_3$、 $h_1<h_2$，水平面上所用的木块是同一木块。

（1）通过观察比较　　就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是　　法（选填“放大”、“控制变量法”或“转换” $)$

（2）通过比较甲、乙，可初步验证　　（填猜想序号）是正确的；

（3）通过比较　　两次实验，初步验证猜想 $A$是正确的。

（4）实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越　　；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越　　。

小丽同学在探究“弹簧弹力大小与形变量关系”时，发现同一根弹簧的弹力大小 $F$与形变量△ $x$的比值 $k$恒定。现小丽有两根原长相等的弹簧1和2，已知 $k_1:k_2=1:2$，当在两根弹簧下分别挂同一物体静止时，弹簧1和2伸长量分别为△ $x_1$和△ $x_2$，则△ $x_1$：△ $x_2=$　　。小丽通过查阅资料知道弹簧的弹性势能 $E_p=\frac{1}{2}k$△ $x^2$，此时弹簧1和2弹性势能分别为 $E_{p1}$和 $E_{p2}$，则 $E_{p1}:E_{p2}=$　　。小丽将弹簧1和2并联悬挂一物体静止时如图甲，两弹簧弹性势能之和为 $E_{\mathit{p甲}}$．将弹簧1和2串联悬挂同一物体静止时如图乙两弹簧弹性势能之和 $E_{\mathit{p乙}}$，则 $E_{\mathit{p甲}}:E_{\mathit{p乙}}=$　　。（已知如图甲情况下悬挂重物时弹簧1和2伸长量相同，整个实验中弹簧所受重力不计，且均处于弹性限度范围内。 $)$

如图所示，将一根细线上端固定，下端系上一小铁球，该装置便是“单摆”。

（1）如图甲、乙所示，将质量为m₁、m₂的小球分别移动到与竖直方向成θ₁角时放手，m₂＞m₁，两个小球运动到B点时速度相同，此时撞击放在水平面上的同一木块，木块被撞后在水平方向移动的距离如图所示。则单摆的运动速度与小球的　 　无关，由甲、乙两图可知，物体的质量越大，　 　越大。

（2）如图丙所示，将质量为m₂的小球移动到与竖直方向成θ₂角时放手，∠θ₂＞∠θ₁，小球运动到B点时撞击同一木块，比较　 　两图可知，物体的速度越快，动能越大。

在“探究动能大小与质量、速度的关系”实验中，小明的实验设计方案是：让同一小球分别从斜面的不同高度由静止开始下滑，撞击水平面上的同一木块，看哪次木块被推得远，如图所示．

（1）小明设计的实验是探究小球的动能大小与      的关系．
（2）让小球从不同高度滑下是为了      ．
（3）实验中通过观察      来比较动能大小的．
（4）此实验得出的结论是      ．
（5）假如图中的水平面绝对光滑，则用图中装置      （选填“能”或“不能”）进行探究动能大小的实验．

如图所示，在“测滑轮组机械效率”的实验中，若物体重6N．

（1）实验时应沿竖直方向      拉动弹簧测力计，若物体上升高度为10cm，此时弹簧测力计的示数如图所示，则滑轮组的机械效率是      ．
（2）若仅增加物体的重力（不计摩擦），该滑轮组的机械效率将      ．

某实验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。

实验次数	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	1.8	1.6	1.8
绳端移动距离s/m	0.3	0.4
机械效率η	74.1%	62.5%

（1）实验中应沿竖直方向　　拉动弹簧测力计。

（2）通过表中数据可分析出第2次实验是用　　（选填“甲”或“乙”）图所示装置做的实验。

（3）通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮的个数越多（动滑轮的质量越大），滑轮组的机械效率　　（选填“越高”、“不变”或“越低”）。

（4）小组同学再用第2次实验中使用的装置做第3次试验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然计算出第3次的机械效率η＝　　（保留3位有效数字）。

如图所示，是某研究小组进行“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置示意图．实验中采用的器材有：斜面、金属球、木块、刻度尺等．

（1）实验中是通过观察      ，比较金属球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；要研究物体的动能跟质量的关系，就要改变物体的质量，同时控制速度不变．具体办法是：换用      ，并让它们从        沿斜面静止滑下．
（2）某同学利用上述实验装置探究“物体的动能大小与质量”的关系，将不同质量的小球从斜面上由静止自由滑下，记录数据如下：

钢球的质量m/g	0.1	0.15	0.20	0.25	0.30	0.35	0.40
木块滑行距离s/m	0.12	0.10	0.12	0.12	0.11	0.13	0.12

根据以上实验数据，该同学得出“物体的动能大小与质量无关”，你认为实验结论与物理事实是否相符？      （选填：相符或不相符）；你认为出现此实验现象的主要原因是        ．
（3）质量和速度谁对动能的影响较大呢？某物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器进一步得出了两组数据如表一和表二所示：
表一（钢球撞击时的速度v=8cm/s）   表二（钢球质量为m=100g）

序号	钢球质量m/g	木块滑行距离s/cm	序号	钢球撞击速度v/cm/s	木块滑行距离s/cm
1	100	10	1	8	10
2	200	20	2	16	40
3	300	30	3	24	90

分析这两组数据可以得        对物体的动能影响较大，依据是        ．

在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图所示装置匀速提升钩码，测得了四组数据，如表所示．

实验次数	两个	钩码共重G/N	钩码上升的高度h/cm	测力计的示数F/N	测力计移动的距离s/cm
1	3	4	1.2	12
2	3	6	1.2	18
3	3	8	1.2	27
4	3	10	1.2	30

（1）实验时，应      拉动弹簧测力计，使钩码匀速升高．
（2）前三次实验中，第      次实验数据明显出现错误，应当剔除．
（3）第四次实验中，有用功是      J，滑轮组的机械效率为      %．若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将      （选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（4）根据以上信息，可以判断出该小组设计这四次实验的目的是为了探究滑轮组的机械效率与      是否有关．

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 $\left(N\right)$	提升高度 $\left(\mathit{cm}\right)$	有用功 $\left(J\right)$	拉力 $\left(N\right)$	总功 $\left(J\right)$	机械效率
1	1.0	40	0.4	1.1	0.88	$45\%$
2	1.5	40	0.6	1.4	1.12	$54\%$
3	2.0	30		1.7
4	2.5	40	1.0	2.0	1.60	$63\%$

（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　　。

请按要求填空。

（1）用托盘天平称量物体质量时，当在右盘放入最小砝码后，发现指针偏右，则应取出最小砝码，并　　，使天平横梁　　。

（2）寒暑表（如图）的示数是　　。

（3）要估测人上楼的功率，需要测量的物理量有：人的体重、上楼的时间以及　　。

为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小明同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为h_A、h_B、h_C的位置滚下（m_A=m_B＜m_C，h_A=h_C＞h_B），推动小木块运动一段距离后静止．请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行判断：

（1）用来研究超载安全隐患时，我们应选择      、      两个图所示实验进行比较．
（2）用来研究超速安全隐患时，我们应选择      、      两个图所示实验进行比较．
（3）实验中让静止的小球从斜面滚下，观察木块被推动的距离．关于该实验的说法中，不正确的是     
A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等
C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素
D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度．

在“再探动滑轮”的活动中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，在正确操作的情况下，测得的实验数据如下

实验序号	钩码重G/N	拉力F/N	钩码上升高度h/cm	绳端移动距离S/cm
①	1.0	0.7	10	20
②	2.0	1.2	10	20
③	3.0	1.7	10	20

（1）实验时，用手竖直向上      拉动弹簧测力计，读出测力计的示数．
（2）分析表中数据发现，使用动滑轮提升物体时，拉力不等于物体重力的一半，而是大于物体重力的一半，其主要原因是      ．
（3）第①次实验中，拉力所做的有用功是      J，总功是      J，动滑轮的机械效率为      ．
（4）由表中实验数据计算推知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将      （选填“增大”、“减小”或“不变”）．

如图是同学们探究“影响滑轮组机械效率因素”的实验装置，请完成以下问题：（忽略摩擦及绳重）

（1）实验中用到的测量工具除刻度尺外还有什么？

（2）下表记录了实验中的部分数据：请算出第4次实验中的机械效率。（只写出计算结果）

次数	钩码重G钩/N	动滑轮重G动/N	机械效率η
1	2	0.5	80.0%
2	3	0.5	85.7%
3	4	0.5	88.9%
4	4	1.0	80.0%

（3）分析1、2、3次实验数据，你认为他们可以探究滑轮组机械效率与什么因素的具体关系？并写出你这样认为的理由。