14.（2024·京口）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验，实验装置如图所示，实验数据如下表所示（不计绳重）.
| 序 号 | 动滑轮重$G_{\mathrm{动}}/\mathrm{N}$ | 物体重$G/\mathrm{N}$ | 钩码上升的高度$h/\mathrm{m}$ | 绳端拉力$F/\mathrm{N}$ | 绳端移动的距离$s/\mathrm{m}$ | 机械效率$\eta$ |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| ① | 0.2 | 1 | 0.1 | 0.6 | 0.3 | 55.6% |
| ② | 0.2 | 2 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 66.7% |
| ③ | 0.2 | 4 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | |
（1）实验时，应向上拉动弹簧测力计，使钩码上升；
（2）第③次实验中，拉力做的总功为J，克服动滑轮自重所做的功为J，滑轮组的机械效率为%（最后一空保留一位小数）；
（3）分析表中数据可知：在用同一滑轮组将物体匀速提升相同的高度时，若仅增大被提升物体的重力，则克服轮与轴间的摩擦所做的额外功将（变大/变小/不变，下同），额外功与总功之比将；
（4）另一位同学也用该装置提升重1 N的物体，测量相关数据后算得滑轮组的机械效率为66.7%，与表中小明算得的55.6%有较大差别.则造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中（单选）.
A. 提升的高度比小明实验时的大
B. 拉着弹簧测力计向上加速运动
C. 弹簧测力计用前未调零，指针指在零刻度线上方

14. (1)竖直 匀速 (2) 0.54 0.02 74.1 (3)变大 变小 (4) C

【分析】
本题围绕“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验展开，需结合实验操作规范、功与机械效率公式、影响机械效率的因素及误差分析解题：
1. 实验操作部分：滑轮组实验需保证拉力稳定，因此要竖直匀速拉弹簧测力计，使钩码匀速上升，此时拉力等于测力计示数；
2. 功与效率计算：总功用$W_{总}=Fs$，动滑轮额外功用$W_{额动}=G_{动}h$，机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%$（$W_{有}=Gh$）；
3. 影响因素分析：同一滑轮组，物体越重，轮轴间压力越大，摩擦力越大，克服摩擦的额外功变大；总功随物体重力增大而增加，且总功增幅大于摩擦额外功增幅，故额外功与总功之比变小；
4. 误差分析：同一装置提升相同物体，效率差异源于拉力测量误差，需结合各选项分析排除。
【解析】
（1）实验时，为准确测量拉力，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使钩码匀速上升，此时钩码受力平衡，拉力大小等于弹簧测力计示数；
（2）第③次实验：
总功$W_{总}=Fs=1.8N×0.3m=0.54J$；
克服动滑轮自重的额外功$W_{额动}=G_{动}h=0.2N×0.1m=0.02J$；
有用功$W_{有}=Gh=4N×0.1m=0.4J$，机械效率$\eta=\frac{0.4J}{0.54J}×100\%≈74.1\%$；
（3）同一滑轮组，增大物体重力时，轮与轴间压力增大，摩擦力变大，故克服轮与轴间摩擦的额外功变大；总功随物体重力增大而增加，且总功增幅大于摩擦额外功增幅，因此额外功与总功之比变小；
（4）同一装置提升1N物体，正常效率为55.6%，现测得66.7%，说明拉力测量值偏小：
A选项：机械效率与提升高度无关（$\eta=\frac{G}{nF}$，与$h$无关），排除；
B选项：加速拉动时拉力偏大，效率偏低，排除；
C选项：弹簧测力计未调零，指针在零刻度线上方，测得的拉力比实际值小，导致计算的总功偏小，效率偏高，故选C。
【答案】
(1)竖直 匀速 (2)0.54 0.02 74.1 (3)变大 变小 (4)C
【知识点】
滑轮组机械效率、影响机械效率的因素、弹簧测力计的使用
【点评】
本题是力学实验的经典题型，全面考查了滑轮组实验的操作规范、功与机械效率的计算、影响机械效率的因素分析及误差判断，需学生熟练掌握实验原理和公式应用，难度适中。
【难度系数】
0.6

15. 某实验小组利用图示装置研究杠杆的机械效率,实验的主要步骤如下:

① 用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持水平;
② 竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为$ h_1 $、$ h_2 $.
回答下列问题:
(1) 杠杆机械效率的表达式为$ \eta = $.(用已知或测量的物理量符号表示)
(2) 本次实验中,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C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将(变大/变小/不变).

15. (1) $\frac{Gh_1}{Fh_2}×100\%$ (2) 杠杆的自重 (3) 变大

【分析】
要解决杠杆机械效率的问题，需明确机械效率是有用功与总功的比值。首先确定有用功是提升钩码所做的功，总功是弹簧测力计拉力做的功，额外功主要是克服杠杆自重做的功；再结合各物理量的关系推导效率表达式，分析影响机械效率的因素，最后判断钩码位置变化对机械效率的影响。
【解析】
(1) 有用功是提升钩码做的功：$W_{有}=Gh_1$；总功是弹簧测力计拉力做的功：$W_{总}=Fh_2$；根据机械效率公式，$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh_1}{Fh_2}×100\%$。
(2) 实验中，额外功主要是克服杠杆自重做的功，当提升的钩码重一定时，影响杠杆机械效率的主要因素是杠杆的自重。
(3) 钩码悬挂点由A移至C，仍提升相同高度时，杠杆自身上升的高度减小，克服杠杆自重的额外功减少；有用功$W_{有}=Gh_1$不变，总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$减小，因此机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$变大。
【答案】
(1) $\frac{Gh_1}{Fh_2}×100\%$；(2) 杠杆的自重；(3) 变大
【知识点】
杠杆机械效率、有用功与总功、额外功
【点评】
本题考查杠杆机械效率的计算及影响因素，需准确区分有用功、总功和额外功，分析钩码位置变化对额外功的影响是解题核心，属于中等难度的力学实验题。
【难度系数】
0.5