6. (2024南通三模) 如图11-5-16所示,在“测动滑轮的机械效率”实验中,小明竖直向上匀速拉动绳子,使物体上升0.2 m,$G_{物}=10\ \mathrm{N}$,$F=6\ \mathrm{N}$,不计绳重和摩擦。

(1)探究发现,使用动滑轮的好处是可以。
(2)动滑轮的重$G_{动}=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$,滑轮组的机械效率$\eta=$(结果精确到0.1%)。
(3)小明想提高动滑轮的机械效率,他采取的方法可能是。
(1)探究发现,使用动滑轮的好处是可以。
(2)动滑轮的重$G_{动}=\_\_\_\_\_\_\mathrm{N}$,滑轮组的机械效率$\eta=$(结果精确到0.1%)。
(3)小明想提高动滑轮的机械效率,他采取的方法可能是。
答案
6.(1)省力
(2)2 83.3%
(3)增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)
(2)2 83.3%
(3)增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)
解析
【分析】
首先,第(1)问需回忆动滑轮的实质与使用特点;第(2)问,不计绳重和摩擦时,利用动滑轮的拉力公式计算动滑轮重,再结合机械效率公式(有用功与总功的比值)计算机械效率;第(3)问,根据机械效率的影响因素(有用功、额外功的占比)分析提高方法。
【解析】
(1) 动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮的好处是可以省力,故填“省力”。
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=2$,不计绳重和摩擦,拉力满足$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$,变形得动滑轮重:$G_{动}=nF - G_{物}=2×6\ \mathrm{N} -10\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;
机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{G_{物}h}{Fs}×100\%$,又$s=nh$,代入得$\eta=\frac{G_{物}h}{F×nh}×100\%=\frac{G_{物}}{nF}×100\%=\frac{10\ \mathrm{N}}{2×6\ \mathrm{N}}×100\%\approx83.3\%$。
(3) 动滑轮的额外功主要来自动滑轮重力,要提高机械效率,可增大有用功占比(增大所挂物体重力)或减少额外功(减小动滑轮重),故填“增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)”。
【答案】
(1)省力;(2)2;83.3%;(3)增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)
【知识点】
动滑轮的特点;机械效率的计算;提高机械效率的方法
【点评】
本题考查动滑轮的基础知识点,涵盖动滑轮特点、动滑轮重与机械效率的计算、提高机械效率的方法,属于常规基础题,需掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
首先,第(1)问需回忆动滑轮的实质与使用特点;第(2)问,不计绳重和摩擦时,利用动滑轮的拉力公式计算动滑轮重,再结合机械效率公式(有用功与总功的比值)计算机械效率;第(3)问,根据机械效率的影响因素(有用功、额外功的占比)分析提高方法。
【解析】
(1) 动滑轮的实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮的好处是可以省力,故填“省力”。
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=2$,不计绳重和摩擦,拉力满足$F=\frac{G_{物}+G_{动}}{n}$,变形得动滑轮重:$G_{动}=nF - G_{物}=2×6\ \mathrm{N} -10\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;
机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{G_{物}h}{Fs}×100\%$,又$s=nh$,代入得$\eta=\frac{G_{物}h}{F×nh}×100\%=\frac{G_{物}}{nF}×100\%=\frac{10\ \mathrm{N}}{2×6\ \mathrm{N}}×100\%\approx83.3\%$。
(3) 动滑轮的额外功主要来自动滑轮重力,要提高机械效率,可增大有用功占比(增大所挂物体重力)或减少额外功(减小动滑轮重),故填“增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)”。
【答案】
(1)省力;(2)2;83.3%;(3)增大所挂物体重力(或减小动滑轮重)
【知识点】
动滑轮的特点;机械效率的计算;提高机械效率的方法
【点评】
本题考查动滑轮的基础知识点,涵盖动滑轮特点、动滑轮重与机械效率的计算、提高机械效率的方法,属于常规基础题,需掌握相关公式的应用。
【难度系数】
0.6
7. (2025南通海安一模)在“探究滑轮组工作时的特点”活动中,小明用如图11-5-17所示的滑轮组提升钩码,改变钩码的数量,在正确操作的情况下,测得的实验数据如下表所示(不计绳重)。


(1)实验时,用手竖直向上
(2)第1次实验中,滑轮组的机械效率为
(3)由实验数据可得出实验结论:使用同一滑轮组,
(4)小明根据表格中的数据,发现重物的重力越大,由摩擦引起的额外功
(1)实验时,用手竖直向上
匀速
拉动弹簧测力计,读出弹簧测力计的示数。(2)第1次实验中,滑轮组的机械效率为
$30.3\%$
(结果精确到0.1%)。(3)由实验数据可得出实验结论:使用同一滑轮组,
所提升物重越大
,机械效率越高。(4)小明根据表格中的数据,发现重物的重力越大,由摩擦引起的额外功
越大
(选填“越大”“越小”或“不变”),请你利用所学知识对此作出解释:所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多
。答案
7.(1)匀速
(2)30.3%
(3)所提升物重越大
(4)越大 所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多
(2)30.3%
(3)所提升物重越大
(4)越大 所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多
解析
【分析】
本题围绕滑轮组实验展开,需从实验操作、机械效率计算、实验结论及额外功影响因素四个角度思考:
1. 第一问:实验时需匀速拉动弹簧测力计,因为匀速时滑轮组受力平衡,拉力等于测力计示数,能准确读数;
2. 第二问:机械效率利用公式η=W有/W总×100%计算,代入对应实验数据即可;
3. 第三问:对比同一滑轮组的实验数据,分析物重与机械效率的关系;
4. 第四问:从摩擦力与压力的关系入手,分析重物对额外功的影响。
【解析】
(1) 实验时,为使拉力大小等于弹簧测力计的示数,需竖直向上匀速拉动弹簧测力计,故填“匀速”;
(2) 机械效率公式为η=W有用/W总×100%=Gh/(Fs)×100%,代入第1次实验数据计算得η≈30.3%;
(3) 分析实验数据可知,使用同一滑轮组,所提升物重越大,机械效率越高,故填“所提升物重越大”;
(4) 重物越大,对滑轮的压力越大,摩擦力越大,克服摩擦做的额外功越多,因此摩擦引起的额外功越大,解释为“所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多”。
【答案】
7.(1)匀速;(2)30.3%;(3)所提升物重越大;(4)越大;所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多
【知识点】
滑轮组的机械效率、滑轮组实验探究、影响额外功的因素
【点评】
本题考查滑轮组实验的核心知识点,涵盖实验操作、机械效率计算、实验结论总结及额外功的影响因素,是力学实验的典型基础题,注重对学生实验分析能力的考查。
【难度系数】
0.6
本题围绕滑轮组实验展开,需从实验操作、机械效率计算、实验结论及额外功影响因素四个角度思考:
1. 第一问:实验时需匀速拉动弹簧测力计,因为匀速时滑轮组受力平衡,拉力等于测力计示数,能准确读数;
2. 第二问:机械效率利用公式η=W有/W总×100%计算,代入对应实验数据即可;
3. 第三问:对比同一滑轮组的实验数据,分析物重与机械效率的关系;
4. 第四问:从摩擦力与压力的关系入手,分析重物对额外功的影响。
【解析】
(1) 实验时,为使拉力大小等于弹簧测力计的示数,需竖直向上匀速拉动弹簧测力计,故填“匀速”;
(2) 机械效率公式为η=W有用/W总×100%=Gh/(Fs)×100%,代入第1次实验数据计算得η≈30.3%;
(3) 分析实验数据可知,使用同一滑轮组,所提升物重越大,机械效率越高,故填“所提升物重越大”;
(4) 重物越大,对滑轮的压力越大,摩擦力越大,克服摩擦做的额外功越多,因此摩擦引起的额外功越大,解释为“所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多”。
【答案】
7.(1)匀速;(2)30.3%;(3)所提升物重越大;(4)越大;所挂钩码增多,摩擦力增大,所做额外功增多
【知识点】
滑轮组的机械效率、滑轮组实验探究、影响额外功的因素
【点评】
本题考查滑轮组实验的核心知识点,涵盖实验操作、机械效率计算、实验结论总结及额外功的影响因素,是力学实验的典型基础题,注重对学生实验分析能力的考查。
【难度系数】
0.6
8. [科学思维](2024无锡新吴区月考)小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有:a.物体的重力;b.斜面的倾斜程度;c.斜面的粗糙程度。小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时,利用同一块木板组成
,在不同条件下分别测出了斜面的机械效率,并对所测数据进行了分析论证。
(1)在实验操作过程中,为了增大斜面的倾斜程度,应将垫木向
(2)小华同学记录的部分实验数据如下表所示。

根据表格中数据可知:第①次实验斜面的机械效率为
(3)通过对比实验①②的数据,可知斜面的机械效率与物体的重力
(4)若将物块换成等质量的有轮小车做实验,则该装置的机械效率将
(1)在实验操作过程中,为了增大斜面的倾斜程度,应将垫木向
左
移动。(2)小华同学记录的部分实验数据如下表所示。
根据表格中数据可知:第①次实验斜面的机械效率为
60
%,第②次实验中物块所受的摩擦力为1
N。(3)通过对比实验①②的数据,可知斜面的机械效率与物体的重力
无关
(选填“有关”或“无关”);通过对比实验②③的数据,可以得出的探究结论是在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高
。(4)若将物块换成等质量的有轮小车做实验,则该装置的机械效率将
变大
(选填“变大”“变小”或“不变”)。答案
8.(1)左
(2)60 1
(3)无关 在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高
(4)变大
(2)60 1
(3)无关 在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高
(4)变大
解析
【分析】
本题为探究斜面机械效率的实验题,需结合控制变量法、机械效率公式等知识解题:(1)问需理解斜面结构,明确垫木移动对倾斜程度的影响;(2)问利用机械效率公式和额外功与摩擦力的关系计算;(3)问通过控制变量对比数据得出结论;(4)问分析滚动摩擦对额外功的影响,判断机械效率变化。
【解析】
(1) 要增大斜面倾斜程度,同一块木板组成斜面时,垫木在斜面下方,向左移动垫木会抬高斜面左端,使倾斜程度变大,故填左;
(2) 第①次实验,机械效率η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%,代入数据计算得60%;第②次实验,额外功W额=Fs-Gh,摩擦力f=W额/s,计算得1N;
(3) 实验①②中,斜面倾斜程度相同,仅物体重力不同,机械效率相近,故斜面机械效率与物体重力无关;实验②③中,物体重力相同,斜面倾斜程度越大,机械效率越高,结论为:在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高;
(4) 有轮小车做实验时,滚动摩擦代替滑动摩擦,克服摩擦的额外功减少,有用功占总功的比例增大,机械效率变大。
【答案】
8.(1)左;(2)60;1;(3)无关;在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高;(4)变大
【知识点】
斜面机械效率、控制变量法、功的计算
【点评】
本题是力学实验的典型题型,围绕斜面机械效率探究展开,重点考查控制变量法的应用、机械效率计算及影响因素,需学生掌握实验设计逻辑和公式应用,难度适中。
【难度系数】
0.6
本题为探究斜面机械效率的实验题,需结合控制变量法、机械效率公式等知识解题:(1)问需理解斜面结构,明确垫木移动对倾斜程度的影响;(2)问利用机械效率公式和额外功与摩擦力的关系计算;(3)问通过控制变量对比数据得出结论;(4)问分析滚动摩擦对额外功的影响,判断机械效率变化。
【解析】
(1) 要增大斜面倾斜程度,同一块木板组成斜面时,垫木在斜面下方,向左移动垫木会抬高斜面左端,使倾斜程度变大,故填左;
(2) 第①次实验,机械效率η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%,代入数据计算得60%;第②次实验,额外功W额=Fs-Gh,摩擦力f=W额/s,计算得1N;
(3) 实验①②中,斜面倾斜程度相同,仅物体重力不同,机械效率相近,故斜面机械效率与物体重力无关;实验②③中,物体重力相同,斜面倾斜程度越大,机械效率越高,结论为:在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高;
(4) 有轮小车做实验时,滚动摩擦代替滑动摩擦,克服摩擦的额外功减少,有用功占总功的比例增大,机械效率变大。
【答案】
8.(1)左;(2)60;1;(3)无关;在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高;(4)变大
【知识点】
斜面机械效率、控制变量法、功的计算
【点评】
本题是力学实验的典型题型,围绕斜面机械效率探究展开,重点考查控制变量法的应用、机械效率计算及影响因素,需学生掌握实验设计逻辑和公式应用,难度适中。
【难度系数】
0.6
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