能力提升训练1-机械效率测量实验 2021-2022学年苏科版 九年级上册物理（含答案）

2021-2022学年 九年级物理能力提升训练1
机械效率测量实验
1、如图甲所示是某学习小组“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4.5 N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填空:
(1)物体提升的高度是　　 　cm,拉力是　　　　N,该滑轮组的机械效率η=　　　　;
(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”).
　甲　　　　　　 　乙　　 　　　丙
2、用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率.实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升.
(1)实验中,测力计的示数F为　　　　　　N,钩码总重G为1.0 N,钩码上升高度h为0.1 m,若弹簧测力计拉着杠杆OC竖直上升30 cm,则杠杆的机械效率为　　　　　　%.
(2)实验中若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是　　　　　　.
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至B,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”).
3、用如图所示装置测量动滑轮的机械效率．实验时，竖直向上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________．(填“增大”“减小”或“不变”)
（3）分析表中数据可知，F≠，可能的原因是：______________.
4、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200 g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 s,弹簧测力计对绳的拉力为F。(g取10 N/kg)
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)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1.2 N,则这个动滑轮的机械效率是　　　　,拉力F做功的功率是　　　　W。
5、在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图T4－12所示的三次测量，数据记录见下表：
实验序号 钩码重/N 动滑轮重/N 拉力/N 钩码上升的高度/m 测力计移动的距离/m 有用功/J 总功/J 机械效率/%
① 4 0.5 2.3 0.2 0.4 0.8 0.92 87.0
② 4 0.9 2.5 0.2 0.4 0.8 1.0 80.0
③ 6 0.5 3.3 0.2 0.4 (a) (b) (c)
(1)完成表格中第③次数据(a)(b)(c)处的计算，填在下面的横线上：
(a)________；(b)________；(c)________。
(2)通过比较__________(选填实验序号)两次实验数据，可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重________(选填“有关”或“无关”)。
(3)小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较________(选填实验序号)两次实验数据，可知他的观点是________(选填“正确”或“错误”)的。
6、用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率与动滑轮重G动的关系：
（1）实验时，应 竖直向下拉动弹簧测力计。
（2）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象。分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越 。
（3）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为 N。（忽略绳重和摩擦）
7、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,钩码重力为G,记录钩码和绳端的位置;
(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)将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　　　　。
(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　　　(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
8、小明利用斜面搬运物体的过程中，提出了一个问题：“斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有没有关系？”针对这个问题，他通过在斜面上拉动物体进行了探究(如图所示)，测得的实验数据如表所示：
实验次数 斜面的倾斜程度 物体重G/N 物体上升高度h/m 沿斜面拉力F/N 物体移动距离s/m 有用功W有/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 5.0 0.10 1.6 0.50 0.50 0.80 63%
2 较陡 5.0 0.15 2.2 0.50 0.75 1.10 68%
3 最陡 5.0 0.25 3.1 0.50 1.55
(1)沿斜面拉动物体时，应使其做____运动．
(2)根据表中的数据可求出第3次实验中拉力所做的有用功为____J，机械效率是____．
(3)通过对上述实验数据的分析可知，斜面的省力情况与斜面倾斜程度的关系是：斜面越缓，越____．
(4)通过对上述实验数据的分析，对斜面机械效率的问题可获得的初步结论是：在其他条件不变的情况下，____．
9、在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小丽用如图T4－16所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙3次实验，实验数据记录如下：
实验次数　　 钩码所受的重力G/N 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 0.05 1.0 0.15 66.7%
2 4 0.05 1.7 0.15 78.4%
3 6 0.05 ① 0.15 ②
(1)实验中要竖直向上________拉动弹簧测力计，使钩码升高。
(2)表格中编号①处数据应为________，编号②处数据应为________。
(3)分析以上实验数据可以得出如下结论：同一滑轮组的机械效率主要与__________________有关。
(4)若将此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”“变小”或“不变”)。
10、在探究“影响滑轮组的机械效率的因素”的实验时，小明利用两组滑轮组进行了4次测量，用较轻的动滑轮组成的滑轮组测定前3组数据，换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第4组数据，记录数据如表：
实验次数 动滑轮重G动/N 物重G物 /N 钩码上升高度h/m 动力F/N 绳端移动距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 0.5 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6
3 0.5 4 0.1 2 0.3 ①
4 1 4 0.1 ② 0.3 55.6
(1)实验中应　　　　拉动弹簧测力计，使钩码缓缓上升.
(2)由表中数据可知①处应为　　　　；根据图中弹簧测力计示数可知②处应为　　　N.
(3)比较第1、3两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率　　　　(选填“越高”“不变”或“越低”).
(4)比较第　　　　次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低.
11、小明在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，利用如图所示的滑轮组进行了4次测量，测得的数据如表所示：
次数 钩码所受的重力G/N 钩码提升的高度h/m 拉力F/N 绳端移动的距离s/m 机械效率η
1 1.0 0.1 0.8 0.4 31.25%
2 1.0 0.2 0.8 0.8 31.25%
3 2.0 0.1 1.2 0.4 41.67%
4 3.0 0.1 1.5
（1）根据表中的数据计算得出第4次实验时绳端移动的距离s＝__________m，机械效率η＝__________。
（2）通过比较1、3和4三次实验数据得出：同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率________。
（3）在忽略摩擦力和绳重的前提下，通过第1次数据可算出动滑轮的重力为__________N。
（4）以下选项中不是影响滑轮组机械效率因素的是______。
A．动滑轮的重力
B．绳子与滑轮之间的摩擦
C．物体上升的高度
12、某小组测量滑轮组机械效率的实验装置如图所示，得到的实验数据如下表所示．
实验次数 钩码重G/N 钩码上升的高度h/m 弹簧测力计的示数F/N 弹簧测力计移动的距离s/m 机械效率η
1 4 0.1 1.8 0.3 74.0%
2 4 0.1 1.6 0.4
3 6 0.1 0.3 83.3%
(1)实验中应沿竖直方向________拉动弹簧测力计，使钩码上升，第3次实验时，测力计的示数如图乙所示，为________N.
(2)分析表中数据可知第2次实验是用图______(选填“甲”或“乙”)所示装置进行测量的，实验时滑轮组的机械效率为________．分析比较第1、3两次实验数据可得出结论：______________________________________________________.
(3)若实验中钩码加速上升，读出拉力F，则算出该滑轮组的机械效率比真实值________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)．
(4)小明发现拉动弹簧测力计在竖直方向做匀速直线运动比较困难，于是测出了静止时的拉力，也算出了机械效率，这样做合理吗？________．
13、在“探究哪些因素影响滑轮组的机械效率”的实验中，某小组利用如图甲所示装置测得了四组数据，如下表所示．
实验次数 钩码重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 2 1.2 6
2 3 5 1.2 15
3 3 8 1.2 24
4 3 10 1.2 30
　甲　　　乙
(1)请根据题中条件将第三次实验中测力计移动距离填入表格．
(2)第四次实验中，有用功是____J，滑轮组的机械效率为____(只保留一位小数)．
(3)根据以上信息，请判断：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．
(4)小红在以上实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示．
①小红多使用一个滑轮，目的是为了改变____；
②当两位同学使用各自的滑轮组提升同一重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率____(填“相同”或“不相同”)．
14、小明在“测滑轮组机械效率”的实验中，用如图甲所示的滑轮组进行实验，实验数据如下表．
（1）分析表中数据，可知滑轮组的机械效率与物体上升的高度__________，与所提物体的重力大小__________；（均选填“有关”或“无关”）
（2）算出第4次实验的机械效率为__________；
（3）如果换用图乙所示装置进行实验，把同一重物提升相同高度，需要做的额外功更________，所以机械效率更__________；（均选填“大”或“小”）
（4）关于用同一滑轮组提升重物时的机械效率，以下说法正确的是（ ）
A．提升越重的物体，机械效率越大
B．有用功越大，机械效率一定越大
C．额外功越大，机械效率一定越小
D．同一机械的机械效率是恒定不变的
（5）在正确操作该实验时，应该沿着竖直方向匀速拉动弹簧测力计，若某同学在实验时加速拉动弹簧测力计，则所测得的滑轮组机械效率与正确操作实验相比将__________（选填“偏大”、“不变”或“偏小”）
15、 同学们在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时，提出了下列假设.
假设1：滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重有关
假设2：滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关
假设3：滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关
假设4：滑轮组机械效率高低可能与滑轮组绳子股数有关
一位同学设计了如图所示的四个滑轮组，并将实际数据填入下表中.
表一：
名称 定滑轮 动滑轮1 动滑轮2 钩码
图示
重力/N 1 1 2 2
表二：
拉力 F1 F2 F3 F4
大小/N 1 1.67 2 2.5
机械效率/% 66.7 80 66.7
(1)在表二中填写第四次实验的机械效率.
(2)根据实验　　　　(选填①、②、③、④)可知，滑轮组机械效率高低与被提升物重有关.
(3)根据实验②和④可知，滑轮组机械效率高低与　　　　　　　　　无关.
(4)通过实验可以发现，不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，机械效率越　　　　.
(5)要研究滑轮组机械效率高低是否与物体提升高度有关，应该选用　　　　(选填“同一”或“不同”)滑轮组，提升同一重物到　　　　(选填“相同”或“不同”)的高度去研究.
16、某小组在“测量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 钩码重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
(1)实验中应沿竖直方向上__________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______(选填“正确”或“不正确”)，因为他没有考虑到________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________两次实验数据可得出结论：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________两次实验数据可得出结论：同一滑轮组提升重物时，物重越大，滑轮组机械效率越高．(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：________________________________．
17、在测量滑轮组机械效率的实验中，所用装置如图所示，实验中每个钩码重2 N，测得的数据如下表：
(1)测绳端拉力F时，应竖直向上________拉动弹簧测力计，且在拉动过程中读数．
(2)第1次实验测得的机械效率为________．(结果保留两位有效数字)
(3)分析表中数据可知：第2次实验是用________图做的；第4次实验是用________图做的．(均选填“a”、“b”或“c”)
(4)分析第1、2次实验数据可知：使用同一滑轮组，被提升物体越重，滑轮组的机械效率越________．
(5)分析________两次实验数据可知：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率越低．
(6)分析第3、4次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度________．
18、在探究滑轮组的机械效率时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测得前4组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮得到第5组数据,测得数据如下表所示:
实验次数 动滑轮重G动/N 物重G/N 钩码上升高度h/m 动力F/N 动力作用点移动距离s/m 滑轮组的机械效率η/%
1 0.5] 1 0.1 0.7 0.3 47.6
2 0.5 1 0.2 0.7 0.6 47.6
3 0.5 2 0.1 1.1 0.3 60.6
4 0.5 4 0.1 2 0.3 ①
5 1 4 0.1 ② 0.5
(1)请根据前四组数据,在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法。
(2)实验中应沿竖直方向　　　拉动弹簧测力计。
(3)表格中编号①处数据应为　　　;根据图乙中弹簧测力计示数可知编号②处数据应为　　　N。
(4)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与　　　　　　　　　　无关。
(5)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与　　　　　　有关。
(6)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高。”你认为这句话是　　　　(选填“正确”或“错误”)的。你是用小明收集的数据中　　　　两组数据对比分析来判断的。
(7)小明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　　　　(选填“正确”或“错误”),因为他没有考虑到　　　　对实验的影响。
答案
(1)5.0　2　75%　
(2)变小
(1)0.5　66.7
杠杆的重力　
(3)变大
（1）90.9%；
增大；减小；
（3）滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力．
(1)天平　
(2)10.0　
(3)83.3%　0.12
5、(1)(a)1.2　(b)1.32　(c)90.9
(2)①与②　有关　
(3)①与③　错误
6、（1）匀速；
（2）低；
（3）3
(1)刻度尺
　(2)　
(3)ADE
8、匀速直线
1.25
81%
省力
斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关，倾斜程度越大，机械效率越高
9、(1)匀速　
(2)2.4　83.3%
所提物体的重力　
(4)不变
(1)匀速竖直　
(2)66.7　2.4　
（3）越高　
(4)3.4
(1)0.4　50%　
越高　
(3)2.2　
(4)C
(1)匀速　2.4　
（2）乙　62.5%　同一滑轮组提升的物体越重，机械效率越高
偏小　
不合理
13、0.3 83.3%
物体上升高度
拉力的方向
相同
14、（1）无关 有关
（2）80%
(3)多 小
(4) A
（5）偏小
(1)80　
①和②　
滑轮组绳子股数　
低　
(5)同一　不同
(1)匀速(或匀速直线)　
不正确　摩擦力(或摩擦)　
(3)0.4　80%　
(4)1、2　
(5)2、3　
(6)不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越重，滑轮组机械效率越低
(1)匀速
　(2)74%　
b　c　
高　
(5)1、4　
(6)无关
18、(1)如图所示
匀速　
(3)66.7　1.6　
(4)物体被提升的高度
(5)被提升的物重　
(6)错误　4、5
(7)错误　摩擦力