沪科版八年级物理下册同步练习 第十章 机械与人 10.5 机械效率 实验题练习 有答案 有解析

10.5
机械效率
实验题练习
有答案
有解析
共10题
1．用图示装置探究“斜面机械效率”，实验记录如下表.
（1）沿斜面拉动物体时，应使其做________运动.
（2）根据图示测力计的示数，拉力为________N，可知第2次实验的机械效率为________%.由实验可得初步结论：斜面倾斜程度相同时，________越小，机械效率越大.
（3）第1次实验中，木块所受摩擦力为________N.
2．小红同学用如图甲所示的装置“测量滑轮组机械效率”实验中，
（1）实验时应沿_____匀速拉动弹簧测力计。
（2）请算出第2次实验时的机械效率，并填入表格中________。
（3）依据表中数据可知小红在探究_____。
（4）第②次实验时，若钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力F的功率为_____W。
（5）小明在该实验的基础上多使用一个滑轮也做了实验，如图乙所示。当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，它们的机械效率_____（选填“相同”或“不相同”）。
3．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________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．
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
_____
_____
(4)通过比较________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__________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：__________
4．某班同学在“探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关”时，他们猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮的个数、物重和物体上升的高度等因素有关，各小组利用如图所示的装置进行验证，杨阳那组得到的实验数据如表：
（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮个数越多，________
；比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，________
；比较第1、4实验数据得出：同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度________
．
（2）在测拉力时，某同学觉得很难使测力计做匀速直线运动，不便于读数，就让弹簧测力计处于静止状态时才读数，该同学的读数与实际相比________（选填“偏大”、“偏小”或“不变”），测得机械效率________（选填“偏高”、“偏低”或“不变”），说明滑轮组的机械效率还与________
有关．
（3）有两个组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测的机械效率却不同，原因可能是绳子滑轮或滑轮轴之间的________不同，影响了测量结果．所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了________
它的机械效率．
5．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。
（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_______N，甲滑轮组的机械效率是_______；
（2）由计结果可以确定_______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_______，由此可知，可采用_______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_______（选填“大于”“等于”或“小于”）装置的机械效率。
6．下面是小明和小红的“测量滑轮组的机械效率”实验报告，
实验名称：测量滑轮组的机械效率
实验步骤：
（1）观察弹簧测力计的量程、零刻度线和_____。
（2）如图所示，测量物体G所受的重力为_____。
（3）如图所示，实验过程中，拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值，用_____测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s，将数据填入表格。根据表格中的数据，可以知道他们选用的滑轮组是_____（选填甲”或“乙”）
（4）仅改变重物G上升的高度，重复上面的实验，记录并计算实验数据实验记录：
实验结论：滑轮组的机械效率与所提升物体的高度有关。
实验讨论与交流
①小明和小红的实验结论：_____（选填“科学”或“不科学”），请说明你的理由_____。
②小明认为提升的物重会影响该滑轮组的机械效率，建议进一步探究：改变_____，重复实验（3）步骤，计算出机械效率进行比较分析。
7．如图所示为测定动滑轮机械效率的示意图．用弹簧测力计拉动绳子自由端，将质量为200g的钩码从A位置匀速提升至B位置，同时弹簧测力计从图中的A’位置匀速竖直上升至B’位置，在此过程中，弹簧测力计对绳的拉力为F，弹簧测力计的示数如图所示．请根据所做实验进行分析（g=10N/kg）：
（1）弹簧测力计的示数为_____N，拉力F所做的功为____J．
（2）动滑轮的机械效率约为____．（结果保留一位小数）
8．用如图所示的实验装置测量杠杆的机械效率实验时，竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在较长杠杆下面的钩码缓缓上升．
(1)实验中，将杠杆从实线位置匀速拉至图中虚线位置，弹簧测力计的示数如图所示为____________，弹簧测力计上升的距离为0.3m，钩码总重为1.0N，钩码上升的高度为0.1m，则杠杆的机械效率为_____________%．
(2)若不计摩擦，由(1)中所给数据算出杠杆自重为________________；若仅将钩码由A点移至B点，弹簧测力计竖直上提的过程中示数FB______________FA，钩码匀速上升的高度为0.1m．则杠杆的机械效率的机械效率ηB__________________ηA，理由是________________________________.
9．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_____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”）。
10．小明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2N，测得的数据如下表．
（1）在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上_____拉动弹簧测力计且在拉动过程中计数．
（2）第1次实验测得机械效率为_____．（结果保留两位有效数字）
（3）分析表中数据可知：第4次实验是用_____图做的．（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，_____可以提高滑轮组的机械效率；分析第1、4次实验数据可知：使用不同的滑轮组，提升相同的重物，动滑轮个数越多（既动滑轮总重越重），滑轮组的机械效率_____．
（5）分析第4、5次实验数据可知，滑轮组的机械效率与物体被提升的高度_____．
试卷第1页，总3页
试卷第1页，总3页
参考答案
1．匀速直线
0.7
95.2
摩擦力
0.43
【解析】
【分析】
（1）从实验操作方便的角度考虑，要测量沿斜面的拉力，就要让木块做匀速直线运动，因为只有这样，弹簧测力计的示数稳定，测量才够准确；（2）弹簧测力计读数时首先认清量程和分度值，然后再根据指针位置读出拉力示数；然后根据η＝求出机械效率；比较两次机械效率的大小即可判断；（3）先根据W有＝Gh和W总＝Fs分别求出有用功和总功，然后根据W额＝W总-W有求出额外功，克服摩擦力做功就是额外功，利用f＝求出摩擦力．
【详解】
（1）沿斜面拉动物体时，为使弹簧测力计的示数稳定，便于读数，所以应尽量使物体做匀速直线运动；
（2）由图可知：弹簧测力计的分度值为0.1N，示数为0.7N，则斜面的机械效率η＝
＝95.2%，比较两次的机械效率可知，第2次机械效率大，斜面的倾斜程度相同，小车所受的摩擦力小，由此可得结论：斜面倾斜程度相同时，摩擦力越小，机械效率越大；
（3）由第1次实验的数据可知，沿斜面拉木块做的有用功W有＝Gh＝4N×0.15m＝0.6J，
拉力做的总功W总＝Fs＝1.1N×0.9m＝0.99J，则额外功W额＝W总?W有＝0.99J?0.6J＝0.39J，由W额＝fs得,木块所受摩擦力f＝0.43N.
2．竖直方向
见解析所示
探究滑轮组机械效率与被提升物体重力关系
0.36
相同
【解析】
【分析】
（1）测机械效率的试验中：当匀速竖直向上拉动弹簧测力计时，受力平衡，拉力大小不变，弹簧测力计的示数稳定；
（2）根据表格数据，分别计算有用功和总功，再根据机械效率公式计算；
（3）分析表格数据，由控制变量法，找到相同的量和不同量，从而确定探究目的。
（4）根据算出拉力F的功率；
（5）甲乙两图可以看出绳子的股数不同，若忽略绳重及摩擦，则额外功就是提升动滑轮所做的功，据此判断机械效率的大小情况。
【详解】
（1）实验中应该竖直匀速向上拉动弹簧测力计此时受力平衡，以保证拉力大小恒定；
（2）由表格第2次实验数据可得，拉力做的总功为：
，
拉力做的有用功为：，
滑轮组机械效率为：；
（3）由表格中数据可以看出，3次实验中钩码上升的高度都相同，用的同一滑轮组提起不同重量的物体，所以是探究滑轮组机械效率与被提升物体重力关系的。
（4）图甲中的滑轮组由3段绳子承担物重，即；所以，。
根据得，拉力F的功率为：
；
（5）当这两位同学使用各自的滑轮组提升相同的重物时，若忽略绳重及摩擦，他们做的有用功相同，额外功也相同，因此总功相同，则它们的机械效率相同，或根据可知，机械效率相同。
3．匀速
不正确
摩擦力
0.4
80%
1、2
2、3
不同滑轮组提升相同重物，动滑轮越重，机械效率越小
【解析】
【详解】
(1)[1]实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使物体匀速升高，此时系统处于平衡状态，测力计示数才等于拉力大小；
(2)[2][3]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，他的想法不正确，因为她没有考虑到绳子与轮之间的摩擦对滑轮组机械效率的影响，导致测力计示数偏小；
(3)[4]由图丁知，绳子的有效段数n=4，
在第4次实验中，绳端移动的距离:
s=4h=4×0.1m=0.4m；
[5]第4次实验测得的机械效率为：
η==
=×100%=80%；
(4)[6]根据绳子自由端移动的距离与物体升高的高度的关系：s=nh，在实验1、2、3、4中，绳子的有效段数
分别为2、3、3、4，即分别是用甲乙丙丁装置做的实验；
通过比较1、2两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；
(5)[7]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)[8]通过比较3、4两次实验数据可知，提升相同的物体，丁图中要克服两个动滑轮做额外功，丙图中要克服一个动滑轮做额外功，丁图中的装置机械效率低，故可得出结论：提升物重相同的物体，使用滑轮组的动滑轮越重，机械效率越低。
4．机械效率越低
机械效率越高
无关
偏小
偏高
摩擦力
摩擦力
提高
【解析】
【详解】
（1）比较第1、2次实验数据得出：用不同的滑轮组提升相同的物体，动滑轮的个数越多，其机械效率越低；
比较第2、3次实验数据得出：同一个滑轮组，提升的物体越重，它的机械效率越高；
比较第1、4次实验数据可知，两次实验时的效率相同，因此同一个滑轮组的机械效率与物体上升的高度无关；
（2）要正确测量拉力，所以弹簧测力计需要做匀速运动。而当弹簧测力计静止读数时，便不会存在摩擦力对拉力的影响，所以所测拉力偏小，机械效率偏高；说明滑轮组的机械效率还与摩擦力有关；
（3）两个小组所用的动滑轮重量相同，提升的物体也相同，测得的机械效率却不同，原因可能是绳子与滑轮或滑轮轴之间的摩擦力不同，影响了测量结果；
所以，我们在生活中经常给各种机械加润滑油，是为了减小摩擦，提高机械效率。
【点睛】
涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，再进一步理解提高机械效率的方法。
5．0.883.3%小马动滑轮的个数尽可能的减小动滑轮的个数等于
【解析】
【详解】
（1）利用甲装置做的有用功是：W有用=Gh=4N×0.1m=0.4J；总功是：W总=Fs=1.6N×0.3m=0.48J；额外功是：W额=W总-W有用
=0.48J-0.4J=0.08J；
又因为W额=G动h，所以，动滑轮的重力是：G动=W额/h=0.08J/0.1m=0.8N；
装置甲的机械效率是：η=W有用/W总×100%=0.4J/0.48J×100%≈83.3%
（2）由计算结果知道，甲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）比较甲装置和丙装置知道，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，动滑轮的个数相同，绳重和摩擦忽略不计，所以，额外功相等，由η=W有用/W总×100%知道两者的机械效率应相同。
【点睛】
本题考查的是测量滑轮组机械效率的实验，考查了滑轮组机械效率的计算和由实验数据分析得出结论、分析实验装置进行合理的猜想及验证，解题的关键是分析好三个实验装置的特点。
6．分度值4.6N刻度尺乙不科学根据η=×100%，滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关提升物体的重力
【解析】
【详解】
（1）使用测量计前，应先观察弹簧测力计的量程、零刻度线和分度值。
（2）如图1所示，测力计分度值为0.2N，测量物体G所受的重力为4.6N；
（3）如图2所示，实验过程中，拉动弹簧测力计并读出拉力F的数值，用刻度尺测出的物体G上升的高度h和弹簧测力计移动的距离s；
根据绳子自由端移动的距离与物体升高高度的关系可知，绳子的有效段数，可以知道他们选用的滑轮组是乙；
（4）①滑轮组的机械效率：，故滑轮组的机械效率与所提升物体的高度无关；
而小明和小红的实验结论：滑轮组的机械效率与所提升物体的重力有关，是不科学的；
②要探究物重会影响该滑轮组的机械效率，根据控制变量的思路，需要改变提升物体的重力，重复实验（3）步骤，计算出机械效率进行比较分析。
【点睛】
注意理解机械效率的意义，涉及机械效率的相关计算，牢记效率的两个思路：一是，二是。
7．1.2
0.24
83.3%
【解析】
【详解】
（1）[1][2]如图弹簧测力计的分度值为0.2N，示数为1.2N；测力由25.0cm上升到45.0cm，所以拉力F所做的功为:
；
（2）[3]物体的重为：
钩码由0.0cm上升到10.0cm，所以对钩码做的功为：
；
动滑轮的机械效率约为：
．
【点睛】
涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，弄清楚这些功后，求效率就显得简单了．
8．0.5N
66.7
0.5N
杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大
【解析】
【分析】
对弹簧测力计进行读数时，需看清弹簧测力计的分度值，然后根据指针位置进行读数．在实验中，弹簧测力计向上拉力做的功是总功，克服钩码重力做的功是有用功，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功；杠杆的机械效率可以根据公式η=来计算．将同一物体由悬挂的A点变为B点时，物体的力臂变大，由杠杠的平衡条件可知拉力F变大；杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大．
【详解】
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值是0.1N，所以它的示数是0.5N．在实验过程中，有用功是：W有用=Gh=1N×0.1m=0.1J总功是：W总=Fs=0.5N×0.3m=0.15J
所以杠杆的机械效率是：η===66.7%
（2）利用杠杆提升重物时，克服摩擦以及杠杆自重做的功是额外功，此题不考虑摩擦．则杠杆自重做的功是额外功．即0.15J0.1J，所以杆自重.
（3）将同一物体由悬挂的A点变为B点时，物体的力臂变大，由杠杠的平衡条件可知拉力F变大；杠杆提升的高度减小，额外功减小，因此有用功占总功的比值变大，即杠杆的机械效率变大．
9．5.0275%变小
【解析】
（1）如图刻度尺的单位是cm，分度值为1cm，A’的位置对应的刻度为0刻度上面第5格，所以物体提升的高度h是5.0cm，
拉力移动的距离为：；
如图测力计的分度值为0.2N，拉力是2N；
该动滑轮的机械效率：
；
（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，有用功不变，而滑轮的重增加，由于对滑轮做的功为额外功，所以额外功增大，则滑轮组的机械效率变小。
点睛：涉及机械效率的问题时，关键是要清楚总功、有用功、额外功都在哪，特别要清楚额外功是对谁做的功，使用滑轮或滑轮组时，额外功为提高滑轮做的功、克服摩擦及绳子重做的功。
10．匀速
74%
c
增加物重
越低
无关
【解析】
【分析】
（1）在实验中，应向上匀速拉动测力计，这样才能正确地测出拉力的大小；
（2）根据η=×100%=×100%计算出机械效率的大小；根据F=（G物+G动）代入数据计算出G动，要根据钩码上升的高度和测力计移动距离来判断承担物重的绳子段数；
（3）分别根据钩码上升的高度和测力计移动距离来判断承担物重的绳子段数，然后得出结论；
（4）分析第1、2次实验数据，确定变化的量和不变的量，得出提高机械效率的因素；分析第1、4次实验数据，分析提升相同的重物，动滑轮个数增多时，机械效率的变化；
（5）分析第4、5次实验数据，当被提升的高度变化时，滑轮组的机械效率是否改变得出结论．
【详解】
(1)在实验中，测绳端拉力F时，应尽量竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数；(2)η=×100%=×100%=×100%=74%,由表格中数据知，h=0.1m，s=0.3m，可知由3段绳子承担物重，所以：F=(G物+G动)，则：G动=3F?G物=1.8N×3?4N=1.4N；
(3)第4次实验，h=0.1m，s=0.5m，可知由5段绳子承担物重，而被提升的物重为4N，所以是用c滑轮组做的实验；
(4)第1、2次实验数据，使用同一滑轮组，被提升的物重越大，机械效率越高，可知使用同一滑轮组增加物重可以提高滑轮组的机械效率；第1、4次实验数据,使用不同的滑轮组,动滑轮个数越多,滑轮组的机械效率越低,可知使用不同的滑轮组,提升相同的重物,动滑轮个数越多(即动滑轮总重越重)，滑轮组的机械效率越小；
(5)第4、5次实验数据，使用同一滑轮组提升相同的物重，物体被提升的高度不同，机械效率相同，可知滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关．
答案第1页，总2页
答案第1页，总2页