初中物理三、功的原理第2课时同步测试题

第2课时　机械效率的测量

知识点 1　测量滑轮组的机械效率

1.(2020岳阳)“测滑轮组的机械效率”的实验数据如下表所示。

(1)实验时,应沿竖直向上的方向　　　　拉动弹簧测力计。 

(2)第2次实验中弹簧测力计的示数如图6-3-8所示,为　　　　N。 

图6-3-8

(3)第3次实验中滑轮组的机械效率为　      。 (结果精确到0.1%)

知识点 2　探究影响滑轮组机械效率的因素

2.(2020天津)在探究影响滑轮组机械效率的因素时,小明提出了如下猜想:

猜想一:滑轮组的机械效率与被提升物体所受的重力有关。

猜想二:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。

为了验证猜想,准备器材如下:两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计。

小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组,用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验,实验数据如下表所示。

请你回答下列问题:

(1)表中第3次实验时滑轮组的机械效率为　　　　。根据表中数据在图6-3-9中画出该滑轮组的绕线方式。 

(2)分析表中数据可知:用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率　　　　　(选填“越高”“越低”或“不变”)。                              图6-3-9

(3)为了验证猜想二,还需增加的实验器材是　　　　　　　　　　　。 

【能力提升】

3.工人师傅利用如图6-3-10所示的装置匀速提升重物,不计绳重和摩擦,下列说法正确的是 (　　)

A.增大提升重物的速度,可以提高机械效率

B.改变滑轮组的绕线方式,可以提高机械效率

C.增大提升重物的高度,可以提高机械效率                                   图6-3-10

D.减小动滑轮的重力,可以提高机械效率      

4.探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图6-3-11所示,实验数据如下表所示。

图6-3-11

(1)请将表格补充完整。

(2)甲同学根据实验数据得出,钩码的重力逐渐增大,滑轮组的机械效率　　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。请你解释出现这种现象的原因:　 　                         。 

(3)乙同学进一步研究,测出动滑轮的质量为100 g,根据表格中的数据得出:总功总是大于有用功与克服动滑轮重力做的功之和,即:W总>W有用+W额外,他猜测还有　　　　　　(填一种即可)因素影响机械效率。 

(4)丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力做的功的差值ΔW=W总-W有用-W动,通过比较第1、2、　　　　次的数据,发现钩码的重力越大,差值ΔW　　　　(选填“越大”“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释:　 　                        。 

5.某实验小组在“测量滑轮组的机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图6-3-12甲、乙、丙所示。

图6-3-12

(1)比较第1次和第2次实验,可得结论:使用相同的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率　　　　。 

(2)在表格中填写第3次实验滑轮组的机械效率。比较第2次和第3次实验,可得结论:使用不同的滑轮组提升相同的钩码,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率　　　　。 

(3)如果绳重和摩擦不计,图丙中钩码重为4 N时,弹簧测力计的示数为1 N,那么当钩码重为9 N时,该滑轮组的机械效率是　　　　。 

考|题|展|示

6.(2021海淀二模)小波想探究“动滑轮的机械效率与提升物体受到的重力是否有关”。他利用如图6-3-13所示的装置分别竖直匀速提升两个所受重力不等的钩码,做了两次实验,实验数据记录在下表中。

图6-3-13

(1)在第2次实验测量中,动滑轮的机械效率η=　　　　(计算结果精确到0.1%)。 

(2)分析表中数据可得到的结论是 　                                       。 

第2课时　机械效率的测量

1.(1)匀速　(2)2.4　(3)76.9%

2.(1)80.0%　如图所示

(2)越高　

(3)自重不同的滑轮

3.D　[解析] (1)滑轮组的机械效率η====,所以机械效率的高低与物体被提升的高度和提升速度无关;

(2)使用滑轮组时,对重物所做的功为有用功,克服动滑轮重所做的功为额外功。由滑轮组的机械效率:η====可知,机械效率的高低与滑轮组的绕线方式无关;减小动滑轮的重力,机械效率会增大。

4.(1)0.6　1.02　59%

(2)增大　当动滑轮的重力不变时,随着钩码重力增大,有用功占总功的比例增大

(3)绳重(或摩擦)

(4)4　越大　

所挂钩码越多,滑轮摩擦越大,所做的额外功越多

[解析] (1)第3次实验中,有用功:W有用=Gh=2.0 N×0.3 m=0.6 J,绳子自由端移动的距离:s=2h=2×0.3 m=0.6 m,总功:W总=Fs=1.7 N×0.6 m=1.02 J,滑轮组的机械效率:η==≈0.59=59%。(2)分析表中数据可知,滑轮组提升的钩码重力越大,其机械效率越高;当动滑轮的重力不变时,随着钩码的重力增大,有用功占总功的比例增大,则滑轮组的机械效率增大。(3)实验中,额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、摩擦做的功之和,即绳重、摩擦也会影响机械效率。(4)控制钩码提升的高度相同,比较第1、2、4次数据,每次的W动=G动h相同,随着钩码重力增大,三次的ΔW分别为0.48 J-W动、0.52 J-W动、0.60 J-

W动,逐渐增大,其原因是所挂钩码越多,滑轮摩擦越大,所做的额外功越多。

5.(1)越高　(2)72.7%　越低　(3)90%

[解析] 第1、2两次实验中所用的滑轮组相同,上升高度相同,则所做的额外功相同,提起的钩码个数不同,机械效率不同。由表中数据可知,提起的钩码越重,机械效率越高。第2次与第3次实验相比,有用功相同,第3次实验做的额外功多,机械效率低。

[点评] 在不考虑绳重及摩擦的情况下,有用功相同时,动滑轮越重,机械效率越低;同一滑轮组所提升的重物越重,机械效率越高。

6.(1)83.3%

(2)动滑轮的机械效率与提升物体受到的重力有关

[解析] (1)第2次实验中,有用功:

W有用=Gh=6.0 N×0.1 m=0.6 J,

通过滑轮组所做的总功:

W总=Fs=3.6 N×0.2 m=0.72 J,

滑轮组的机械效率:

η===0.833=83.3%。

(2)分析表格数据知,用同一滑轮组提升不同的物体,物体越重,滑轮组的机械效率越高。