中考物理实验复习宝典实验19 测量滑轮组的机械效率 (解析版)

实验19 测量滑轮组的机械效率一．选择题（共6小题）1．在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，小明如图所示的甲、乙两个滑轮组来验证的猜想是：滑轮组的机械效率可能与()A．被提升物体的质量有关B．动滑轮的个数有关C．物体被提升的高度关D．承重绳子的段数有关【解答】解：图中提升的物体的重力不相同（钩码的个数不相同），但是使用相同的滑轮组，因此这两个图研究的是滑轮组的机械效率与被提升物体重力的关系。

故选：A。

2．如图所示是小刚同学在“测量滑轮组的机械效率”实验中使用的实验装置，得到的数据记录在下方表格中。

关于小刚的实验，忽略绳重和摩擦，下列说法不正确的是()试验次数123钩码重/G N446钩码上升高度/h m0.10.10.1绳端拉力/F N 1.8 1.4 2.4绳端移动距离/s m0.30.50.3机械效率 74%57%83%A．由表中数据可知，第1次实验是使用甲图做的实验B．由表中数据可知，第2次实验是使用乙图做的实验C．由第1、2次数据可知，滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关D．由第2、3次数据可知，滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关【解答】解：（1）根据s nh=，第1次实验绳子的有效段数：0.330.1s mnh m===；同理，第2、3次实验绳子的有效段数分别为5、3，故第1次实验是使用甲图做的实验；第2次实验是使用乙图做的实验，AB正确；（2）第1、2次实验使用的装置不同，提升物体的重力相同，第2次实验要克服两个动滑轮做额外功，由表中数据可知，两次实验滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关；C正确；（3）因滑轮组的机械效率与动滑轮的自重有关，故研究滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关，要控制使用相同的装置，只改变提升物体的重力大小，而第2、3次中，所用装置不同（动滑轮重不同），故由第2、3次数据可知不能得出滑轮组的机械效率与被提升的钩码的重力有关。

D错误。

故选：D。

3．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”，如图所示，并测算了各次实验装置的机械效率。

关于他的实验过程，下列说法中不正确的是()A．由①②可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关B．由②③可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低C．在①实验中，应匀速竖直向上拉动绳子D．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律【解答】解：A、①、②两次实验中绳子绕法不同，提升的物重相同，两次机械效率都是70%，所以可知滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故A说法正确；B、②、③两次实验是同一滑轮组，提升的物重不同（第③次物重更大），③的机械效率大于②，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，故B说法错误；C、在①实验中，为正确测量拉力的大小，应匀速竖直向上拉动绳子，故C说法正确；D、为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，这种做法是值得提倡的，故D说法正确。

故选：B。

4．为了研究机械效率与哪些因素有关，小明同学提出两个猜想：猜想一：机械效率是否与G物有关；猜想二：机械效率是否与G动有关。

为了验证猜想，小明先用如图甲所示的装置不断改变G物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G物关系如图乙（a）所示；然后换另一个不同重量的动滑轮，不断改变G物，计算并绘出η与G物关系如图乙（b）所示。

根据图象他()A．只能验证猜想一B．只能验证猜想二C．既不能验证猜想一，也不能验证猜想二D．既能验证猜想一，也能验证猜想二【解答】解：由图（a）或者图（b）可知，当甲图中动滑轮的重力一定时，都有滑轮组的机械效率随提升物体重力的增大而增大，故可以验证猜想一；在图（a）和图（b）中，提升物体的重力相同时，动滑轮的重力不同，滑轮组的机械效率不同，故可以验证猜想二。

综上可知，ABC选项错误、D正确。

故选：D。

5．用如图所示的装置研究滑轮组机械效率，下列说法不正确的是()A ．弹簧测力计通常要竖直向上匀速拉动B ．测量机械效率的原理：100%W W η⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭有用总C ．机械效率与动滑轮重力的大小有关D ．提高机械效率可以通过减小钩码的重力来实现 【解答】解：A ．在实验操作中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，这样弹簧测力计处于平衡状态，弹簧测力计的示数才反映了拉力的大小，故A 正确；B ．测量机械效率的原理：100%W W η=⨯有用总，故B 正确；C ．图中滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关，在物重一定的条件下，动滑轮越重，机械效率越低，故C 正确；D ．减小钩码的重力，在额外功相同的情况下，有用功减小，有用功占总功的百分比减小，滑轮组的机械效率减小，故D 错误。

故选：D 。

6．某同学想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”。

他做了如图所示的实验，并测算了各次实验装置的机械效率。

关于他的实验过程，下列说法中不正确的是( )A ．根据①、②两次实验可知：滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关B ．根据②、③两次实验可知：同一滑轮组提起物重越大，机械效率越低C ．根据该同学的探究结论可知，通过适当增大物重可以提高滑轮组的机械效率D ．为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律 【解答】解：A 、①、②两次实验中绳子绕法不同，提升物重相同，机械效率都是70%，因此，说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，是正确的；B 、②、③两次实验是同一滑轮组，提升的物重不同，②的机械效率小于③，说明同一滑轮组提起物重越大，机械效率越高，因此，B 是错误的，符合题意；C 、通过比较②、③两次实验可以看出，适当增大物重可提高机械效率，是正确的；D 、为使实验的结论更具可靠性，应换用不同的装置进行多次实验归纳得出普遍规律，这种做法是值得提倡的，是正确的。

故选：B 。

二．填空题（共4小题）7．现用如图甲所示的装置来探究滑轮组的机械效率η与所挂物重G 物的关系，改变G 物，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，计算并绘出η与G 物关系如图乙所示，若不计绳重和摩擦，则： （1）动滑轮自重是 2 N ；（2）当7G N =物时，重物以2/v m s =速度匀速上升，拉力F 做功的功率是 W ，此时滑轮组的机械效率是 ；（3）图乙中的曲线表明，同一滑轮组的机械效率η随所挂物重G 物的增大而增大，最终 （会/不会）达到100%；仅改变图甲中的绕绳方式、重复上述实验，所得到的G η-物图线与图乙所示曲线 （相同/不同）。

【解答】解：（1）由图乙可知，物重8G N =时，滑轮组的机械效率80%η=， 因不计绳重和摩擦，克服物重做的功为有用功，克服动滑轮重力和物重做的功为总功， 所以，滑轮组的机械效率：()880%8W Gh G NW G G N G G G h η=====+++有总动动动， 解得：2G N =动； （2）由图可知，3n =， 不计绳重和摩擦，拉力的大小： ()()117233F G G N N N n =+=+=动物， 绳端移动的速度：32/6/v nv m s m s ==⨯=绳， 则拉力F 做功的功率：36/18P Fv N m s W ==⨯=绳； 此时滑轮组的机械效率为：()7100%90%77.8%72W G h G NW G G N N G G h η''''=⨯===⨯≈''++'+有用总动动； （3）不计绳重和摩擦，使用滑轮组提升物体时，需要克服动滑轮重力做额外功，有用功一定小于额外功，滑轮组的机械效率达不到100%；不计绳重和摩擦，用滑轮组提升相同的物体上升相同的高度时，改变图甲中的绕绳方式，所做的有用功相同，克服物体重力和动滑轮重力所做的总功不变，则滑轮组的机械效率不变，所以，重复上述实验，所得到的G η-物图线与图乙所示曲线相同。

故答案为：（1）2N ；（2）18；77.8%；（3）不会；相同。

8．在“测定动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，不计绳重及摩擦，改变钩码的数量，正确操作后，记录的实验数据如表：② 2.0 20 1.2 40 ③3.0201.740（1）第①次实验时，测得动滑轮的机械效率为 71.4 %．（结果保留一位小数） （2）第②次实验时，若钩码静止，拉力F 的大小会 （选填“大于”、“小于”或“等于” )1.2N 。

（3）由表中实验数据分析可知，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” )。

【解答】解：（1）由表中实验数据可知，第①次实验测得动滑轮的机械效率：1111110.2100%100%71.4%0.70.4G h N mF s N mη⨯=⨯=⨯≈⨯； （2）若钩码静止，装置仍处于平衡状态，因为不计绳重及摩擦，所以拉力大小不变，等于1.2N 。

（6）根据表格数据可知，②③两次实验动滑轮的机械效率分别为：2222220.2100%100%83.3%1.20.4G h N mF s N m η⨯=⨯=⨯≈⨯； 3333330.2100%100%88.2%1.70.4G h N m F s N mη⨯=⨯=⨯≈⨯；根据三次的机械效率及物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大。

故答案为：（1）71.4；（2）小于；（3）增大。

9．学校的物理兴趣小组在“探究滑轮组的机械效率”时设计了如图所示的实验装置，钩码总重6N ，由图可知，弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的拉力为 2.4 N ，钩码4s 内上升0.2m ，上升过程中钩码的机械能 （填“变大”“变小”或“不变” )，该滑轮组所做的有用功为 ，该滑轮组的机械效率为 。

（保留一位小数）【解答】解：（1）由图知，测力计的分度值为0.2N ，所以测力计的示数为2.4N ； （2）弹簧测力计匀速拉动钩码上升，钩码的质量不变，速度不变，故动能不变；高度增加，故重力势能增大，所以机械能变大； （3）60.2 1.2W Gh N m J ==⨯=有用， 因为由3段绳子承担物重，所以3s h =，6100%100%100%83.3%2.43W Gh N hW Fs N hη⨯=⨯=⨯=⨯=⨯有用总。

故答案为：2.4；变大；1.2J ；83.3%。

10．测量滑轮组的机械效率 器材 滑轮、细线、0.1kg 的钩码若干、铁架台、弹簧测力计、 刻度尺 。

数据记录表格钩码重/G N钩码升高的高度/h m有用功/W J 有 拉力/F N 测力计移动距离/s m总功/W J 总 机械效率η100.1 1 0.3 83.3%问题讨论 若不计绳重和摩擦，使用该滑轮组提起重 N 的钩码时刚好不省力。

【解答】解：器材：根据滑轮组的机械效率为：100%W GhW Fsη==⨯有总，F 、G 用测力计测量大小，s 、h 用刻度尺测量； 数据记录表格：1 1.283.3\%W JW J η===有总，根据W Fs =总，拉力：1.240.3W JF N s m===总； 如下表所示：问题讨论：根据s nh =，则绳子的有效段数： 0.330.1s m n h m===， 若不计绳重和摩擦，克服动滑轮做的功为额外功，则 1.210.2W J J J =-=额外；即W G h =动额外，0.220.1W JG N hm===额外动 若不计绳重和摩擦，则3G G F +=动，3G F G =------动①； 刚好不省力，即F G =------② 由①②得：2122G NG N ===动。