初中物理滑轮（组）机械效率的测量实验试题

某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：

$\left(i\right)$按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力 $G$并记钩码和绳端的位置；

$\left(\mathit{ii}\right)$用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力 $F$的值，并测出钩码上升的高度 $h$和绳端移动的距离 $s$；

$\left(\mathit{iii}\right)$记录实验数据填入表格中（表格略）；

$\left(\mathit{iv}\right)$多次改变钩码的数量，重复上述实验；

$\left(v\right)$用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；

$\left(\mathit{vi}\right)$分析测量结果，讨论影响机械效率的因素

回答以下问题：

（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是　　。

（2）滑轮组机械效率的计算公式是 $\eta =$　　（用直接测得的物理量符号表示）。

（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有　　（填序号，可能不止一项正确）。

$A$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小

$B$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大

$C$．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同

$D$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同

$E$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大

$F$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小

在“探究影响滑轮组机械效率的因素”的实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验数据如表：

序号	动滑轮重 $G_{动}/N$	物重 $G/N$	物体上升的 高度 $h/m$	绳端受到的拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	滑轮组的机械效率 $\eta /\%$
1	0.5	1	0.1	0.6	0.3	55.6
2	0.5	2	0.1	1.0	0.3	66.7
3	0.5	4	0.1		0.3

（1）根据表格中的数据，在图甲中画出滑轮组的绕绳方法。

（2）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应　　（选填“保持静止”或“匀速上升” $)$

（3）第三次试验时，测力计示数如图乙所示，此时绳端受到的拉力为　　 $N$，滑轮组的机械效率为　　 $\%$

（4）根据表格中的数据分析可知：

①随着物重的增大，额外功　　（选填“变小”、“不变”或“变大” $)$，原因是　　

②要提高同一滑轮组机械效率，可以采取　　的措施。

实验探究

（1）探究重力与质量的关系

①某同学用质量已知的钩码进行实验，根据测得的数据作出的 $G-m$关系图象是一条过原点的直线 $a$由此得出结论：物体受到的重力与它的质量成　 　比。

②他又正确测量了一个木块的质量和重力，并在同一坐标系中正确描点得到点 $A$，如图所示。点 $A$不在直线 $a$上的主要原因是　 　。

（2）探究阻力对物体运动的影响

如图所示，将棉布铺在水平木板上，让小车从斜面顶端由静止滑下，小车在水平面上由于受到阻力，滑行一段距离后停止；去掉木板上的棉布，再次让小车从斜面顶端由静止滑下，运动的小车所受到的阻力减小，滑行的距离增大。

进一步推理：如果运动的小车受到的阻力为零，它将　 　。通过上述实验和推理可得：力不是维持物体运动状态的原因，而是　 　物体运动状态的原因。

（3）测量滑轮组的机械效率

实验装置和数据记录表如下：

次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升的高度 $h/m$	绳端拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.10	0.9	0.30	$74.1\%$
2	2.0	0.15	0.9	0.45	$74.1\%$
3	2.0	0.20	0.9	0.60	$74.1\%$
4	4.0	0.20	1.6	0.60

①第4次实验测得的机械效率为　 　。

②分析表中数据可得：利用相同的滑轮组提升同一物体，物体上升的高度不同，滑轮组的机械效率　 　；提升不同的物体，物体的重力越大，滑轮组的机械效率越　 　。

小明在做测量滑轮组的机械效率的实验中，用同一滑轮组进行了3次实验，如图所示，实验数据记录如表。

次数	钩码重 $/N$	购码上升距离 $/\mathit{cm}$	弹簧测力计示数 $/N$	弹簧测力计上升距离 $/\mathit{cm}$	机械效率
1	2	10	0.8	30	$83.8\%$
2	4	10	1.5	30	？
3	6	10	？	30	$90.9\%$

（1）第2次实验中滑轮组的机械效率为　 　（结果保留一位小数）。

（2）如图丙所示，第3次实验中弹簧测力计的示数为　 　 $N$。

（3）分析表格中的数据得出结论同一滑轮组，　 　。

（4）在第2次实验时，如果拉力方向与竖直方向有一定夹角，那么所测得的滑轮组的机械效率将会　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）。

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，使钩码升高，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 $10\mathit{cm}$，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 $\eta$
1	0.2	0.1	0.1	$100\%$

（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　　（精确到 $0.1\%)$。

（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” $)$。

如图是智慧小组"测滑轮组的机械效率"的实验装置。测得的实验数据如表。

实验次数	物重G/N	物体上升高度h/m	拉力F/N	绳端移动距离s/m	机械效率η
1	1	0.1	0.6	0.3	55.6%
2	2	0.1	1.0	0.3	66.7%
3	4	0.1	1.8	0.3

（1）实验过程中，应竖直向上 　 　拉动弹簧测力计。

（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 　 　。

（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 　 　，滑轮组的机械效率越高。

（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 　 　W

（5）创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是 　 　。（填字母）

A．	测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方
B．	弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升
C．	所使用的动滑轮的重力小于智慧小组

小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质弹簧测力计测得动滑轮的重力为 $1.0N$，每个钩码的重力为 $0.5N$，实验过程中，小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量，分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的轻质弹簧测力计示数（见下表）

序号	1	2	3	4	5	6	7	8
动滑轮重 $G_0/N$	1.0	1.0	1.3	1.0	1.0	1.0	1.0	1.0
所挂钩码的重力 $G/N$	0.5	1.0	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5	4.0
弹簧测力计示数 $F/N$	0.8	1.2	1.3	1.6	1.8	2.2	2.3	2.7

（1）分析实验数据可以得到：在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组　 　（选填“省力”或“不省力” $)$

（2）在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下，弹簧测力计的示数 $F$与被提升钩码重力 $G$以及动滑轮重力 $G_0$的关系为　　

（3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为 $50N$的物块从位置 $A$匀速直线拉到位置 $B$，请在图中画出最省力的绕线方法：物块移动的距离为　　 $\mathit{cm}$；若此时绳自由端所用拉力为 $10N$，物块受到的摩擦力为 $18N$，该滑轮组的机械效率为　　。

如图所示，小刚做"测量滑轮组的机械效率"实验时，用20N的拉力将重为30N的物体匀速提升30cm。求：

①此滑轮组是由 　 　段绳子承担动滑轮和物体的总重。

②滑轮组的机械效率是 　 　%。

③测量滑轮组的机械效率时，下列因素中：a．动滑轮重力、b．绳子绕法、c．摩擦力、d．定滑轮重力、e．物体重力，对滑轮组机械效率有影响的是 　 　。

A．

acde

B．

bce

C．

ace

D．

abcde

如图为某同学测动滑轮机械效率的示意图。他用弹簧测力计拉动绳子的自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升到B位置，同时弹簧测力计从图中的A′位置匀速竖直上升到B′位置，这个过程用时2秒，弹簧测力计对绳的拉力为F．请你根据这个同学做的实验完成下列问题：

（1）准备了下列器材：钩码、天平、滑轮组、细绳、弹簧测力计和刻度尺，其中多余的器材是 　 　；

（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是 　 　cm。

（3）若弹簧测力计的读数为1.2N，则这个动滑轮的机械效率是 　 　，拉力F做功的功率是 　 　W。

某小组同学在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时，提出了一些猜想并对猜想进行验证。

（1）如果影响机械效率的因素有 $A$、 $B$、 $C$多个，要研究其与 $B$因素的关系，需要先控制其他几个因素不变，而改变　　因素，从而进行研究。

（2）下列 $A$、 $B$是同学提出的两个猜想：

猜想一：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组细线的绕法有关；

猜想二：两个相同滑轮组成的滑轮组，其机械效率与滑轮组提升的物重有关。

为了验证上述猜想是否正确，同学们准备分别按图1、图2、图3和图4的滑轮组进行实验。

验证猜想一的小组应按图　　所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小　　（相等 $/$不相等），则可初步判断猜想一是错误的；

验证猜想二的小组应按图　　所示的两个滑轮组进行实验，若实验测得两滑轮组的机械效率大小不相等，则可初步判断猜想二是　　（正确 $/$错误）的。

（3）请你为该班同学提出一种提高滑轮组机械效率的方法：　　。

图甲是某学习小组“测量滑轮组的机械效率”的示意图。用弹簧测力计竖直向上　　拉动绳子自由端，将重为 $4.5N$的物体从 $A$位置提升到 $A\text{'}$位置，同时弹簧测力计从图中的 $B$位置上升到 $B\text{'}$位置，在这个过程中，弹簧测力计的示数如图乙所示。请你根据他们做的实验完成下列问题：

（1）物体提升的高度是　　 $\mathit{cm}$，拉力是　　 $N$，该滑轮组的机械效率 $\eta =$　　；

（2）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，改为图丙所示的装置，提升同一物体，则滑轮组的机械效率　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

在"测量滑轮组的机械效率"实验中，小丽用同一滑轮组提升不同的物体，如图甲、乙所示，实验数据记录如下：

实验次数	物体重力/N	提升高度/m	拉力/N	绳端移动的距离/m	机械效率η
1	3	0.1	2.0	0.3	50%
2	6	0.1	①	0.3	②

（1）实验中要竖直向上 　 　拉动弹簧测力计，使物体升高。

（2）图乙中弹簧测力计的示数为 　 　N，表格中②处数据应为 　 　%。

（3）如图丙所示，将滑轮组换一种绕绳方法，不计摩擦及绳重，提升相同的物体时，滑轮组的机械效率 　 　（选填"变大"、"不变"或"变小"）。

小明用图中的动滑轮匀速拉动水平地面上的物体A，测出A移动的距离s、水平拉力F和A的重力G。

（1）以上条件能否求出此时滑轮的机械效率η？ 　 　，如果能，写出η的表达式；如果条件不足，写出还需补充的物理量的测量步骤和符号，并写出η的表达式 　 　（η用题目已知及补充的物理量符号表示）

（2）若A在10s内运动了4m，A的速度为 　 　。

结合图中的实验情景，按照要求回答下列问题，

（1）对图①中的两支蜡烛的要求是　　；

（2）图②中，　　的机械效率高；

（3）图③研究的是电流产生的热量跟　　的关系；

（4）图④中的　　（填“铁屑”或“小磁针” $)$能更好的显示磁场的分布。

小明同学做"测量滑轮组机械效率"的实验。（如图所示），用相同的滑轮组提升不同数量的钩码，记录数据如表所示。

实验 次数	钩码的 重力G/N	钩码提升高度 h/m	拉力 F/N	绳端移动的 距离s/m	机械效率 η
1	2	0.1	0.9	0.3	74%
2	4	0.1	1.6	0.3	83%
3	6	0.1	①	0.3	②

（1）观察如图中测力计的示数，表格中编号①的数值是 　 　，②的数值是 　 　。

（2）小明通过分析表格中的数据，得到了提高滑轮组机械效率的方法，汽车作为一种"机械"，提高效率对节能减排有重要意义，请你指出以下三种提高效率的方法中，方法 　 　是与本实验同理的。

方法一：鼓励人们"拼车"出行，使汽车尽量装满人员

方法二：汽车制造厂用新材料减轻汽车重量。

方法三：经常给汽车做保养，保持良好的润滑。

（3）小明发现绳端移动的距离与钩码提升高度有固定的倍数关系，于是他认为钩码数量一定时，无论将钩码提升多高。都不影响该滑轮组的机械效率，小芳则认为：钩码提升的高度不同，有用功就不同，机械效率就变化了，你认为 　 　的看法是正确的。