粤沪版物理九年级上册课课练：11.3　如图何提高机械效率　第2课时　机械效率的测量（含答案）

[11.3　如图何提高机械效率　第2课时　机械效率的测量]　　　　　　　　　　　
一、选择题
1.如图所示,在测算滑轮组机械效率的实验中,下列要求中错误的是 (　　)
A.弹簧测力计必须先校零
B.弹簧测力计必须竖直向上拉
C.弹簧测力计必须在静止时读数
D.实验时装置旁的刻度尺必须竖直放置
2.[2019·烟台] 在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素”时,同学们提出了下列猜想:
(1)滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关;
(2)滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关;
(3)滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关;
(4)滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。
小明同学用四个相同的滑轮设计了如图所示的两个滑轮组,进行对比实验来验证提出的猜想,则该实验验证的猜想是 (　　)
A.(1) B.(2) C.(3) D.(4)
3.[2020·宿迁] 小华用如图所示的装置测量动滑轮的机械效率,下列说法正确的是(　　)
　
A.实验中为测量方便,应让弹簧测力计在静止时读数
B.弹簧测力计对绳子的拉力与物体的重力是一对平衡力
C.增大物体被提升的高度,可以提高动滑轮的机械效率
D.增大物体重力与动滑轮重力的比值,可以提高动滑轮的机械效率(不计绳重和摩擦)
4.如图所示,用下列装置提升同一重物,若每个滑轮重相同,不计绳重和摩擦,则机械效率最高的装置是 (　　)
5.[2020·阜新] 用如图所示的滑轮组,将5块相同的大理石,分两次从地面匀速提升相同的高度;若每块大理石重为G,第一次运2块,第二次运3块,两次拉力分别为F1、F2,机械效率为η1、η2,下列选项正确的是(绳重及滑轮摩擦忽略不计) (　　)
A.F1=G
B.F2<1.5G
C.η1=η2
D.η1<η2
6.小聪测量了如图所示滑轮组的机械效率,他先后进行了两次实验,将钩码分别匀速竖直提升h1和h2的高度(h1>h2)。对两次实验中一些物理量进行比较,正确的是(其中s为绳子自由端通过的距离,H为动滑轮上升的高度) (　　)
A.s1=s2 B.H1=H2
C.η1=η2 D.W有用1=W有用2
7.如图所示,使用滑轮组提升重物时,能提高机械效率的是(不计绳重和摩擦) (　　)
A.减小提升重物的高度
B.减小被提升重物的质量
C.减小定滑轮的重力
D.减小动滑轮的重力
二、填空题
8.在“测算滑轮组机械效率”的实验中,物体重为6 N。若物体上升高度为10 cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则拉力做的有用功是　　　　J,滑轮组的机械效率是　　　　。若仅增大动滑轮的重力,该滑轮组的机械效率将　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。(不计绳重和摩擦)
9.如图所示,用甲、乙两种方法提起相同的物体,则:
(1)使用图　　　　所示的方法省力,机械效率高的是图　　　　所示的方法。
(2)提高机械效率的方法有:①　 , ②　 。
10.如图所示,一名同学在用滑轮组匀速提升不同重物时,记录了绳子自由端的拉力F与对应所提升物体的重力G,如图下表所示。
　　
G/N 1 2 3 4 5 6
F/N 0.8 1.3 1.8 2.3 2.8 3.3
根据上表数据分析可知,绳子自由端的拉力F与物体的重力G的关系式为F=　　　　　　　;当物体的重力G=10 N时,此滑轮组的机械效率η=　　　　。(精确到0.1%)
三、实验探究题
11.某小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如图下表所示,实验装置如图所示。
实验 序号 物重 G/N 物体上升 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　　　　　缓慢拉动弹簧测力计。
(2)该组某同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计的示数不稳定,应该静止时读数,你认为他的想法　　　　　　(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑　　　　　对滑轮组机械效率的影响。
(3)用图丁装置进行实验,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　　　　(填实验序号)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承重绳子的股数无关。
(5)通过比较　　　　　(填实验序号)两次实验数据得出结论:使用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、4两次实验数据可得出结论:　　　　 　。
　　　　　　　　　　　
12.[2020·东营] 学习了“滑轮组的机械效率”后,某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这一课题产生了浓厚兴趣,他们猜想,斜面作为一种简单机械,它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关,为此,实验室提供了如图下器材:长木板、垫木(长、宽、高之比为1∶2∶4)、木块(带钩)、天平、弹簧测力计、停表、刻度尺、细线。请根据需要选择合适的器材,完成以下题目。
(1)实验目的:　 。
(2)实验器材: 　。
(3)实验步骤: 　。
(4)分析与论证: 　。
(5)交流与评估: 　。
答案
1.C　
2.B　 比较两图可知,承重绳子股数相同,动滑轮重力相同,提升高度可以相同,而被提升物体的重力不同;结合控制变量法的思想,所以该实验装置探究的是滑轮组的机械效率与被提升物体的重力的关系,即该实验验证的是猜想(2)。
3.D　 测量动滑轮的机械效率,需要匀速拉动弹簧测力计,不能在弹簧测力计静止时读数,故A错误;弹簧测力计对绳子的拉力作用在绳子上,物体的重力作用在提升的物体上,即二力作用在两个物体上,不是一对平衡力,故B错误;使用动滑轮,承担物重的绳子股数n=2,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%,增大物体被提升的高度,不能提高动滑轮的机械效率,故C错误;不计绳重和摩擦,动滑轮的机械效率η=×100%=×100%=,增大物体重力与动滑轮重力的比值,可以提高动滑轮的机械效率,故D正确。
4.A
5.D　 由图可知,作用在动滑轮上绳子的股数为2,绳重及摩擦均忽略不计,且每块大理石重为G,由F=(G物+G动)可得,这两次的拉力分别为F1=(2G+G动)=G+G动>G,F2=(3G+G动)=1.5G+G动>1.5G,故A、B错误;绳重及摩擦均忽略不计,动滑轮的重一定,将大理石提升相同的高度,由W额外=G动h可知两次所做的额外功相同,第二次提升大理石的总重力大,由W有用=G物h可知第二次所做的有用功多,则第二次有用功在总功中所占的比例更大,所以第二次的机械效率高,即η1<η2,故C错误,D正确。
6.C　 使用同一滑轮组提升重物,n值一定,h1>h2,由s=nh可知,s1>s2,故A错误;使用滑轮组提升重物,动滑轮与重物上升高度相同,h1>h2,则H1>H2,故B错误;由η=×100%=×100%=×100%=×100%可知,只改变物体被提升的高度,机械效率不变,故C正确;由W有用=Gh可知,物重G一定,h1>h2,则W有用1>W有用2,故D错误。
7.D　 减小提升重物的高度时,根据η=×100%=×100%=×100%=×100%可知,机械效率不变,故A错误;减小被提升重物的质量,即减小重物的重力,不计绳重和摩擦,额外功基本不变,有用功减小,所以机械效率减小,故B错误;不计绳重和摩擦,减小定滑轮的重力,有用功、额外功、总功均不受影响,所以机械效率不变,故C错误;减小动滑轮的重力,被提升物体的重力不变,即有用功不变,额外功减小,所以机械效率增大,故D正确。
8.0.6　83.3%　减小
9.(1)乙　甲
(2)①减小动滑轮重(或减小摩擦)
②增加物重(在承受范围内)
10.0.5G+0.3 N　94.3%　 由表格数据可知,重力G每增大1 N,绳子自由端的拉力F增大0.5 N,所以F与G成一次函数关系,设F与G关系的表达式为F=kG+b,当G=1 N,F=0.8 N,则:0.8 N=k×1 N+b①;当G=2 N,F=1.3 N,则:1.3 N=k×2 N+b②。
由②-①可得k=0.5,将k=0.5代入①解得b=0.3 N,所以拉力F与物体所受重力G的关系式:F=0.5G+0.3 N。
当物体的重力G=10 N时,此时的拉力:F=0.5×10 N+0.3 N=5.3 N,由图可知,有两股绳子拉着动滑轮和重物,则滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈94.3%。
11.(1)匀速　(2)不正确　摩擦　(3)0.4　80%
(4)1、2　(5)2、3
(6)使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮个数越少,滑轮组的机械效率越高(或使用不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮个数越多,滑轮组的机械效率越低)
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这时测力计的示数才等于拉力。(2)在弹簧测力计静止时读数,由于没有克服摩擦,所以测力计示数偏小,故他的想法不正确。(3)图丁中,承重绳子的股数为n=4,绳端移动距离s=nh=4×0.1 m=0.4 m,此时滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=×100%=80%。
12.(1)探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度是否有关
(2)长木板、垫木、木块(带钩)、弹簧测力计、刻度尺、细线
(3)①把垫木平放,将长木板的一端垫高,构成一个斜面,用刻度尺测出其长度s1和斜面高度h1。用测力计测出木块的重力G,再用测力计拉着木块从斜面底部匀速直线运动到顶端,记下测力计示数F1,记录数据;②把垫木侧放,将长木板的一端垫高,斜面变陡一些,重复上面的步骤,记录数据;③把垫木竖放,将长木板的一端垫高,斜面再变陡一些,重复上面的步骤,记录数据;④收集处理数据,进行比较、归纳
(4)根据η=×100%=×100%,计算出各次实验的机械效率,若机械效率都相等,说明斜面的机械效率与斜面的倾斜程度无关;若不相等,说明斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关
(5)①实验中测量拉力时,测力计要沿斜面向上拉动木块做匀速直线运动;②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度等其他因素有怎样的关系,如图何验证