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2. 小梅同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图12-4-17所示。她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角$θ$的大小多次测量,得到下表所示的数据:
(1)请你替小梅在上表的空格中填上适当的数据。
(2)分析上表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾斜角$θ$越,斜面越省力,斜面的机械效率越。
(3)实验过程中拉力的方向应与斜面。
(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持不变,斜面的光滑程度不变,只改变小车重力,这种研究问题的方法我们称之为法。
(5)在上述实验中,物重、斜面长度不变,若不考虑斜面摩擦,图12-4-18所示的图像中,能正确表示拉力$F$与斜面高度$h$的关系的是。
(1)请你替小梅在上表的空格中填上适当的数据。
(2)分析上表中的数据,可以得出的探究结论是:斜面倾斜角$θ$越,斜面越省力,斜面的机械效率越。
(3)实验过程中拉力的方向应与斜面。
(4)若想探究斜面的机械效率与物重的关系,则要保持不变,斜面的光滑程度不变,只改变小车重力,这种研究问题的方法我们称之为法。
(5)在上述实验中,物重、斜面长度不变,若不考虑斜面摩擦,图12-4-18所示的图像中,能正确表示拉力$F$与斜面高度$h$的关系的是。
答案
2.(1)1.0 3.6 81% (2)小 低 (3)平行向上 (4)斜面倾斜角 控制变量 (5)B
解析
【分析】
1. 问题(2)：通过分析表格中倾斜角、拉力、机械效率的变化关系，倾斜角越小，拉力越小，说明越省力；同时机械效率随倾斜角减小而降低，据此可总结规律。
2. 问题(3)：实验中拉力需沿斜面方向拉动小车，这样才能保证拉力是克服重力分力和斜面阻力的有效力，因此拉力方向应与斜面平行向上。
3. 问题(4)：探究机械效率与物重的关系时，需控制其他影响因素不变，只改变物重，这是控制变量法的要求，所以要保持斜面倾斜角和光滑程度不变。
4. 问题(5)：不考虑摩擦时，根据功的原理推导拉力F与高度h的关系式，可知二者成正比，对应过原点的正比例函数图像，即选项B。
【解析】
(1) 因题目未提供表格完整原始数据，无法直接计算填写，若需解答需补充表格中物重G、斜面高度h、斜面长度s、拉力F等测量数据，再根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$计算机械效率，或根据倾斜角与拉力的关系填写拉力值。
(2) 分析表格数据可知：当斜面倾斜角θ减小时，拉力F逐渐减小，说明斜面越省力；同时机械效率η逐渐降低。因此结论为：斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低。
(3) 实验过程中，为确保拉力测量准确，拉力的方向应与斜面平行向上，使拉力沿斜面方向，保证拉力是拉动小车的有效力。
(4) 探究斜面的机械效率与物重的关系时，根据控制变量法，需保持斜面倾斜角（倾斜程度）不变、斜面的光滑程度不变，只改变小车重力；这种控制其他变量不变，只研究一个变量对研究对象影响的方法称为控制变量法。
(5) 若不考虑斜面摩擦，根据功的原理，总功等于有用功，即$ Gh = FL $，变形可得$ F=\frac{G}{L}h $。由于G和L为定值，F与h成正比，其图像为过原点的正比例函数图像，对应选项B。
【答案】
(1) （需补充表格数据后计算填写）
(2) 小；低
(3) 平行向上
(4) 斜面倾斜角（或斜面的倾斜程度）；控制变量
(5) B
【知识点】
斜面的机械效率；控制变量法；功的原理
【点评】
本题围绕斜面的力学实验展开，综合考查了实验数据分析、实验操作规范、控制变量法的应用以及功的原理的推导，既需要结合实验数据总结规律，也需要掌握物理研究方法和基本原理，有助于加深对斜面相关力学知识的理解与应用。
【难度系数】
0.6
1. 问题(2)：通过分析表格中倾斜角、拉力、机械效率的变化关系，倾斜角越小，拉力越小，说明越省力；同时机械效率随倾斜角减小而降低，据此可总结规律。
2. 问题(3)：实验中拉力需沿斜面方向拉动小车，这样才能保证拉力是克服重力分力和斜面阻力的有效力，因此拉力方向应与斜面平行向上。
3. 问题(4)：探究机械效率与物重的关系时，需控制其他影响因素不变，只改变物重，这是控制变量法的要求，所以要保持斜面倾斜角和光滑程度不变。
4. 问题(5)：不考虑摩擦时，根据功的原理推导拉力F与高度h的关系式，可知二者成正比，对应过原点的正比例函数图像，即选项B。
【解析】
(1) 因题目未提供表格完整原始数据，无法直接计算填写，若需解答需补充表格中物重G、斜面高度h、斜面长度s、拉力F等测量数据，再根据$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$计算机械效率，或根据倾斜角与拉力的关系填写拉力值。
(2) 分析表格数据可知：当斜面倾斜角θ减小时，拉力F逐渐减小，说明斜面越省力；同时机械效率η逐渐降低。因此结论为：斜面倾斜角θ越小，斜面越省力，斜面的机械效率越低。
(3) 实验过程中，为确保拉力测量准确，拉力的方向应与斜面平行向上，使拉力沿斜面方向，保证拉力是拉动小车的有效力。
(4) 探究斜面的机械效率与物重的关系时，根据控制变量法，需保持斜面倾斜角（倾斜程度）不变、斜面的光滑程度不变，只改变小车重力；这种控制其他变量不变，只研究一个变量对研究对象影响的方法称为控制变量法。
(5) 若不考虑斜面摩擦，根据功的原理，总功等于有用功，即$ Gh = FL $，变形可得$ F=\frac{G}{L}h $。由于G和L为定值，F与h成正比，其图像为过原点的正比例函数图像，对应选项B。
【答案】
(1) （需补充表格数据后计算填写）
(2) 小；低
(3) 平行向上
(4) 斜面倾斜角（或斜面的倾斜程度）；控制变量
(5) B
【知识点】
斜面的机械效率；控制变量法；功的原理
【点评】
本题围绕斜面的力学实验展开，综合考查了实验数据分析、实验操作规范、控制变量法的应用以及功的原理的推导，既需要结合实验数据总结规律，也需要掌握物理研究方法和基本原理，有助于加深对斜面相关力学知识的理解与应用。
【难度系数】
0.6
【多选题】某同学探究“影响滑轮组的机械效率的因素”,他用质量相同的滑轮做了如图12-4-19所示的实验,并测算了各次实验的机械效率(如图),下列相关说法中,正确的是()
A.实验时,弹簧测力计应在竖直方向匀速拉动时读数
B.根据甲、乙两次实验可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
C.根据乙、丙两次实验可知:同一滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高
D.实验时,换用不同装置进行多次实验,目的是减小误差
A.实验时,弹簧测力计应在竖直方向匀速拉动时读数
B.根据甲、乙两次实验可知:滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
C.根据乙、丙两次实验可知:同一滑轮组,提升的物体越重,机械效率越高
D.实验时,换用不同装置进行多次实验,目的是减小误差
答案
AC
解析
【分析】
要解决这道题，我们需要逐个分析每个选项，结合滑轮组机械效率的相关知识判断：
1. 对于选项A：实验中只有竖直方向匀速拉动弹簧测力计，才能保证拉力与摩擦力、物重的合力平衡，此时测力计的示数才等于拉力大小，读数才准确。
2. 对于选项B：甲、乙两次实验，滑轮组的动滑轮质量相同，提升的物体重力相同，只是绳子绕法不同，但机械效率相同，说明这种情况下机械效率与绕法无关。
3. 对于选项C：乙、丙两次实验是同一滑轮组（动滑轮相同），丙提升的物体更重，机械效率更高，说明同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高。
4. 对于选项D：换用不同装置多次实验，是为了探究影响滑轮组机械效率的因素，寻找普遍规律，而减小误差是同一装置多次重复实验的目的，所以该选项错误。
【解析】
选项A：实验时，弹簧测力计在竖直方向匀速拉动时，滑轮组处于平衡状态，拉力与阻力平衡，此时测力计的示数等于拉力大小，读数准确，故A正确。
选项B：甲、乙两次实验中，滑轮组的动滑轮质量相同，提升的物体重力相同，仅绳子绕法不同，而机械效率均为70%，说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故B错误。
选项C：乙、丙两次实验使用同一滑轮组（动滑轮相同），丙实验提升的物体更重，机械效率更高（85%＞70%），说明同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高，故C正确。
选项D：实验时换用不同装置进行多次实验，目的是探究影响滑轮组机械效率的因素，寻找普遍规律；减小误差是同一装置多次重复测量的目的，故D错误。
综上，正确选项为AC。
【答案】
AC
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率影响因素、实验操作规范
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的相关探究实验，需要明确实验操作要求、机械效率的影响因素，同时区分“寻找普遍规律”和“减小误差”的实验目的差异，对实验原理和操作的理解要求较高。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，我们需要逐个分析每个选项，结合滑轮组机械效率的相关知识判断：
1. 对于选项A：实验中只有竖直方向匀速拉动弹簧测力计，才能保证拉力与摩擦力、物重的合力平衡，此时测力计的示数才等于拉力大小，读数才准确。
2. 对于选项B：甲、乙两次实验，滑轮组的动滑轮质量相同，提升的物体重力相同，只是绳子绕法不同，但机械效率相同，说明这种情况下机械效率与绕法无关。
3. 对于选项C：乙、丙两次实验是同一滑轮组（动滑轮相同），丙提升的物体更重，机械效率更高，说明同一滑轮组，提升物体越重，机械效率越高。
4. 对于选项D：换用不同装置多次实验，是为了探究影响滑轮组机械效率的因素，寻找普遍规律，而减小误差是同一装置多次重复实验的目的，所以该选项错误。
【解析】
选项A：实验时，弹簧测力计在竖直方向匀速拉动时，滑轮组处于平衡状态，拉力与阻力平衡，此时测力计的示数等于拉力大小，读数准确，故A正确。
选项B：甲、乙两次实验中，滑轮组的动滑轮质量相同，提升的物体重力相同，仅绳子绕法不同，而机械效率均为70%，说明滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关，故B错误。
选项C：乙、丙两次实验使用同一滑轮组（动滑轮相同），丙实验提升的物体更重，机械效率更高（85%＞70%），说明同一滑轮组，提升的物体越重，机械效率越高，故C正确。
选项D：实验时换用不同装置进行多次实验，目的是探究影响滑轮组机械效率的因素，寻找普遍规律；减小误差是同一装置多次重复测量的目的，故D错误。
综上，正确选项为AC。
【答案】
AC
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率影响因素、实验操作规范
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的相关探究实验，需要明确实验操作要求、机械效率的影响因素，同时区分“寻找普遍规律”和“减小误差”的实验目的差异，对实验原理和操作的理解要求较高。
【难度系数】
0.6
