2019年中考物理实验专题复习——探究滑轮组的机械效率的实验(答案解析)

2019年中考物理实验专题复习——

探究滑轮组的机械效率的实验

答案解析

1.（2018铜仁）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

【专题】实验题；测量型实验综合题．

【分析】

（1）根据作用在动滑轮上的条数确定几条绳子承担重物；

（3）根据机械效率的概念分析解答。

【解答】解：①因为一个动滑轮提供两条绳子，而动滑轮中间的挂钩也提供一条，所以重物和动滑轮由3段绳子承担；

②滑轮组的机械效率：

③总功等于有用功加额外功，减小动滑轮重力，可以减小额外功，从而减小总功，根据可知，可以提高滑轮组的机械效率，故a有影响；

，改变绳子绕法、减小定滑轮重力，滑轮组的机械

效率不变，不能提高滑轮组机械效率，故b、d无影响；

总功等于有用功加额外功，减小绳子与滑轮之间的摩擦，额外功减小，总功减小，有用功不变，可以提高滑轮组的机械效率，故c有影响；

，增大重物重力，可以提高滑轮组的机械效率，故

e有影响；

故选C。

故答案为：①3；②75；③C。

【点评】此题考查滑轮组的认识、提高机械效率的方法，是一道综合性较强的题目，考查非常全面，需要学生具备扎实的物理知识。

2.（2018?南通）小华用图示装置探究滑轮组的机械效率，实验数据记录如下：

次数物重G/N 物体上升高度h/m 拉力F/N 机械效率η

1 2 0.10 1.0 66.7%

2 3 0.10 1.4 71.4%

3 6 0.10 2.5

（1）实验中应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，绳端移动距离为0.3 m。

（2）第3次实验的机械效率为80 %。

（3）分析数据可知，提高同一滑轮组的机械效率，可以采取的措施是增加物重；小华所用动滑轮的重一定小于 1 N。

【分析】（1）只有匀速竖直向上拉动弹簧测力计，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；重物和动滑轮有三段绳子承担，绳子移动的距离物体升高距离的3倍；

（2）根据公式η==可计算出机械效率；

（3）根据1、2、3次实验中使用同样的滑轮组，做的额外功相同；提起的物体越重，做的有用功越多，有用功占总功的比值越大，机械效率越大。

当物体越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，根

据G动=nF﹣G物算出动滑轮的重力。

【解答】解：（1）实验中应该匀速竖直向上拉动弹簧测力计，以保证拉力大小恒定；

由图示可知，滑轮组承重绳子有效股数n=3，弹簧测力计移动的距离s=3h=3×0.10m=0.3m；（2）第3次测量中，

有用功：W有用=Gh=6N×0.10m=0.60J；

做功：W总=Fs=2.5N×0.30m=0.75J；

机械效率为：

η3=×100%=×100%=80%；

（3）由1、2、3次数据知，同一滑轮组，物体越重，机械效率越高，故增加物重可以提高同一滑轮组的机械效率；

当物体越重时，对滑轮的压力越大，摩擦力越大，所以第一次实验受摩擦力的影响最小，此时滑轮的重力为：G动=nF﹣G物=3×1N﹣2N=1N。

故答案为：（1）匀速；0.3；（2）80；（3）增加物重；1。

【点评】滑轮组的机械效率跟提起的物重有关，跟物体升高的距离、移动的速度、绳子的绕法无关。通过增加提起的物重来提高机械效率。本题关键：一是知道改变机械效率的方法（增大提升重物的重、减少摩擦机械重），二是承担物重的绳子股数的确定。

3．（2018?西宁）小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为：“甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高”；小李却认为：“乙滑轮组更省力，机械效率高”。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。

物理量滑轮组装置甲装置乙

钩码重G/N 4 4

钩码上升高度h/m 0.1 0.1

绳端拉力F/N 1.6 1.4

绳端移动距离s/m 0.3 0.4

机械效率η71.4%

（所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如下表所示：（1）根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是0.8 N，甲滑轮组的机械效率是83.3% ；

（2）由计结果可以确定小马的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是动滑轮的个数，由此可知，可采用尽可能的减小动滑轮的个数的方法来提高滑轮组的机械效率。

（3）随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率等于（选填“大于”“等于”或“小于”）装置的机械效率。

【解答】解：（1）甲装置的有用功：W有用=Gh=4N×0.1m=0.4J；

总功：W总=Fs=1.6N×0.3m=0.48J；

额外功：W额=W总﹣W有用=0.48J﹣0.4J=0.08J；

根据W额=G动h知，

动滑轮的重力：G动===0.8N；

装置甲的机械效率：η=×100%=×100%≈83.3%；

（2）由表格数据可知，甲乙装置中，甲的拉力较大，动滑轮的个数较少，动滑轮重力小，额外功少，滑轮组的机械效率较高，故小马的说法正确；

这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素有动滑轮的个数，尽可能的减小动滑轮的个数可以提高滑轮组的机械效率；

（3）由甲装置和丙装置可知，绳子的有效股数相同、动滑轮的个数相同、物体的重力相等，绳子的缠绕方式不同，

两装置中，提升相同的物体上升相同的高度时所做的有用功相同，动滑轮的个数和摩擦力的大小相同所做的额外功相等，

由η=×100%可知两者的机械效率相同。

故答案为：（1）0.8；83.3%；

（2）小马；动滑轮的个数；尽可能的减小动滑轮的个数；

（3）等于。

4．（2018?黔南州）18．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，其中多余的器材是天平；

（2）如图，由刻度尺的读数可知，钩码上升的距离是10.0 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83.3% ，拉力F做功的功率是0.12 W。

【解答】解：（1）实验中不需要测出钩码的质量，故多余的器材是天平；

（2）由图可知，刻度尺的分度值是1cm，则钩码上升的距离为10.0cm；

（3）弹簧测力计从25cm开始上升，上升到45cm处，绳子末端移动的距离s=20.0cm=0.2m；拉力做的功即总功为：W总=FS=1.2N×0.2m=0.24J；

有用功为：W有=Gh=mgh=0.2kg×10N/kg×0.1m=0.2J；

机械效率为：η===83.3%；

拉力F做功的功率是：P===0.12W。

故答案为：（1）天平；（2）10.0；（3）83.3%；0.12。

5．（2018?绵阳）某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：

（i）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

（ii）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；

（iii）记录实验数据填入表格中（表格略）；

（iv）多次改变钩码的数量，重复上述实验；

（v）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；

（vi）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，还需要的器材是绳子。

（2）滑轮组机械效率的计算公式是η=（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ADE （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

【分析】（1）（2）滑轮组是用绳子把定滑轮和动滑轮组装而成的机械装置，根据滑轮组的机械效率公式η====分析探究所需要测量的工具以及测量的量、表达式；（3）滑轮组机械效率与物体重力、动滑轮的重力，以及摩擦力的大小有关，在有用功不变的情况下，所做的额外功越多，滑轮组的机械效率越低。

【解答】解：（1）由图可知，除了滑轮，弹簧测力计外，还需要组装滑轮的绳子；

（2）由滑轮组的图上可知，n=3

滑轮组做的有用功为W有=Gh，总功为W总=Fs=Fnh=3Fh，

机械效率的表达式为η===；

（3）AB、在相同情况下，摩擦越大，所做的额外公功越多，机械效率越小，故A正确，B 错误；

CD、忽略摩擦，滑轮组的机械效率，与定滑轮的质量无关，动滑轮质量相同，重力相同，额外功相同，则机械效率相同，故C错误、D正确；

EF、忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，所做的有用功越多，则机械效率越大。故E正确、F错误。

故选ADE。

故答案为：（1）绳子；（2）；（3）ADE。

【点评】本题考查了实验探究滑轮组的机械效率，要学会依据公式（原理）确定实验器材、实验所要测量的物理量、实验步骤、实验数据表格的设计等能力。

23．（6分）（2018?德州）测量滑轮组的机械效率：

步骤如图所示为测量某滑轮组

机械效率的实验装置。

①实验时沿竖直方向匀速

缓慢拉动弹簧测力计

②分析表中数据可知：实

验2是用图乙做的实

验

③实验序号3中的机械效

率η=80%

装置图

表格实验

序号钩码重

量G/N

钩码上

升高度

h/m

绳端拉力F/N 绳端移动距离

s/m

机械效率

η

1 4 0.1 1.8 0.3 74%

2 8 0.1 3.1 0.

3 86%

3 8 0.1 2.5 0.4

结论通过比较1、2 （填实验序号）两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升

重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。

通过比较2、3两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑

轮越重，滑轮组的机械效率越低

问题讨论实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，有同学认为应静止时读

数。你认为他的想法

不正确（选填“正确”或“不正确”），因为他没有考虑到摩擦力对

滑轮组机械效率的影响。

【分析】（1）②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系，s=nh，求出实验1中绳子的有效段数分析；

求出实验2中绳子的有效段数分析；

③根据η==×100%求第3次实验的机械效率：

（2）根据控制变量法，要探究滑轮组的机械效率与物重的关系，需要控制绳子的段数相同，改变物体的重力，找出合适的次数；

比较实验2和3的相同条件和不同条件得出结论；

（3）在测力计静止时，不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑。

【解答】解：（1）②根据绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系，s=nh，故实验1中绳子的有效段数：

n===3；

实验2中绳子的有效段数：

n===3；

由表格数据知：第1次实验物体的重力为4N，第2次物体的重力为8N，故第1次是用甲图做的实验，第2次是用乙图做的：

③第3次实验的机械效率：

η3===×100%=80%；

（2）根据控制变量法，要探究滑轮组的机械效率与物重的关系，需要控制绳子的段数相同，改变物体的重力，表格中1、2两次实验符合要求，可以得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高。

比较实验2和3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，滑轮组的机械效率越低；

（3）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服绳与轮之间的摩擦，所以测得的拉力偏小，她的想法是不正确的，因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响。

故答案为：②乙；③80%；1、2；越低；不正确；摩擦力。

【点评】本题测量滑轮组的机械效率，考查注意事项、绳子自由端移动的距离s与提升物体的高度h的关系、机械效率的计算、数据分析及摩擦力的知识。

7．（2018齐齐哈尔）某小组在“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．

（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计．

（2）小组同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，应该静止读数，你认为他的想法不正确（选填“正确”或“不正确”），因为她没有考虑到摩擦对滑轮组机械效率的影响．

（3）用丁图装置进行实验，得出表中第4次实验数据，请将表中的两个数据填写完整．（4）通过比较1、2 两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关（填实验次数的序号）

（5）通过比较2、3 两次实验数据得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．（填实验次数的序号）

（6）通过比较3、4两次实验数据可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组机械效率越高．（不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低

实验次数钩码重量

G/N 钩码上升高

度h/m

绳端拉力

F/N

绳端移动距

离s/m

机械效率η

1 4 0.1 2.7 0.

2 74%

2 4 0.1 1.8 0.

3 74%

3 8 0.1 3.1 0.3 86%

4 8 0.1 2.

5 0.4 80%

【考点】F8：滑轮（组）机械效率的测量实验．

【分析】（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计；

（2）在测力计静止时，不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦考虑；

（3）根据绳端移动距离与物体升高的高度的关系s=nh求解；根据机械效率公式求解；（4）研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的质量相同，改变绳子的有效段数；

（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制绳子的段数相同；（6）对比3、4两次实验的相同和不同量，结论表中数据得出结论．

【解答】解：

（1）实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，这样测力计示数才等于拉力大小；（2）在弹簧测力计静止时读出了数据，由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦，所以测力计示数偏小，他的想法是不正确的；

（3）丁图中，绳子的有效段数为n=4，绳端移动距离s=nh=4×0.1m=0.4m，

滑轮组的机械效率：

η===80%；

（4）绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh，

所以，结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3；

再结合钩码的重力可知，实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验，

根据控制变量法，研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时，要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同，只改变绳子的有效段数，所以应比较1、2两次实验数据；

通过比较1、2两次实验数据得出结论：使用同一滑轮组提升同一重物时，滑轮组的机械效率与绳子段数无关；

（5）研究同一滑轮组提升重物时，机械效率与物重的关系时，要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同，只改变物体的重力，故通过比较2、3两次实验数据得出结论：同一滑轮组提

升重物时，物重越大，滑轮组的机械效率越高．

（6）通过比较3、4两次实验数据，即对应的图丙、图丁两装置，滑轮组不同，提升的重物相同，动滑轮越重机械效率越小，故可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高．（不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低）

故答案为：（1）匀速；（2）不正确；摩擦；（3）0.4；80%；（4）1、2；（5）2、3；（6）不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高（或不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．

【点评】本题测滑轮组机械效率，考查注意事项、控制变量法的运用、机械效率的计算、数据的分析等，综合性较强．

8.（2018?泰安）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′位置，同时弹簧测力计从图中的B位置上升到B′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 5.0cm，拉力是2N，该滑轮组的机械效率η=75%；（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变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【分析】（1）读出BB'之间的距离，根据滑轮组的特点求出物体上升的高度；根据测力计的分度值读出测力计示数；知道物体重力和物体升高的距离，求出绳子自由端移动的距离，读出弹簧测力计的示数；根据η=求出机械效率。

（2）根据额外功的变化判定机械效率的变化。

【解答】解：（1）测力计B位置匀速提升到B'位置，测力计上升的高度为：s=15.0cm；由图可知，有3段绳子拉着动滑轮，则物体上的高度为：h=s=×15.0cm=5.0cm；

由图可知，测力计的示数为2N；

该动滑轮的机械效率：η====75%；

（3）若在图甲装置的基础上，增加一个动滑轮，此时有用功不变，克服动滑轮重力所做的额外功变大，故机械效率变小。

故答案为：（1）5.0；2；75%；（2）变小。

【点评】学生进行实验时，只知道要竖直向上匀速拉动绳子，但是不知道为什么这样做，其目的是：保证拉力大小不变，绳子自由端移动距离是物体升高距离的n倍（n是指承担物体和动滑轮绳子的段数）。