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13.创新物理实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,装置如图所示.
(1)实验中应沿竖直方向缓慢
(2)小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s=
(3)采用图丙装置,改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率
(4)若每个滑轮的质量为100g,则第2次实验中克服摩擦做的额外功为
(5)物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA,用于比较不同机械的省力程度.现用图甲所示滑轮组匀速提升重物,不计绳重和摩擦.则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中,可能正确的是
戊
(1)实验中应沿竖直方向缓慢
匀速
拉动弹簧测力计,使钩码上升.(2)小组同学用第1次实验中使用的装置做第3次实验,表中第3次实验中空缺的数据应为绳端移动距离s=
0.3
m,机械效率η=83.3
%.(3)采用图丙装置,改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图丁所示的图像,分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率
越低
(填“越高”“不变”或“越低”),分析图像中的A点可知,被提升物体所受的重力为3
N(忽略绳重和摩擦).(4)若每个滑轮的质量为100g,则第2次实验中克服摩擦做的额外功为
0.04
J.(g取10N/kg,不计绳重)(5)物理学中把机械对重物施加的力与人对机械施加的力的比值叫作机械效益MA,用于比较不同机械的省力程度.现用图甲所示滑轮组匀速提升重物,不计绳重和摩擦.则下列描述滑轮组的机械效率η与机械效益MA、机械效益MA与物体重力G的关系图线中,可能正确的是
A
.戊
答案
13.(1)匀速 (2)0.3 83.3 (3)越低 3 (4)0.04 (5)A
解析
【分析】
本题围绕滑轮组机械效率的实验展开，需结合滑轮组工作原理、机械效率公式、额外功组成等知识解题：
1. 实验中拉弹簧测力计需匀速竖直拉动，保证钩码受力平衡，拉力测量准确；
2. 先确定装置的绳子段数，利用s=nh计算绳端移动距离，再用机械效率公式计算η；
3. 分析图像得动滑轮对机械效率的影响，结合η=G/(G+G动)推导A点的物体重力；
4. 额外功含动滑轮功和摩擦功，通过总功、有用功、动滑轮功的差值求摩擦功；
5. 根据机械效益定义结合滑轮组拉力公式推导关系，判断选项。
【解析】
(1) 实验时需沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码做匀速直线运动，此时拉力与钩码受力平衡，测力计示数等于拉力大小，故填“匀速”；
(2) 第1次实验装置中动滑轮上绳子段数n=3，第3次实验钩码上升h=0.1m，绳端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；假设第3次实验G=3N、F=1.2N，机械效率η=Gh/(Fs)=(3N×0.1m)/(1.2N×0.3m)≈83.3%，故s=0.3m，η=83.3%；
(3) 由图丁可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，额外功占比越大，机械效率越低；忽略绳重和摩擦，η=G/(G+G动)，每个滑轮G动=0.1kg×10N/kg=1N，A点η=75%，代入得75%=G/(G+1N)，解得G=3N，故填“越低”“3”；
(4) 第2次实验中，n=3，G=4N，F=1.8N，h=0.1m；总功W总=Fs=1.8N×0.3m=0.54J，有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，动滑轮额外功W动=G动h=1N×0.1m=0.1J；摩擦额外功W摩=0.54J-0.4J-0.1J=0.04J，故填0.04；
(5) 机械效益MA=G/F，不计绳重摩擦，F=(G+G动)/n，故MA=nG/(G+G动)=nη，MA与η成正比，MA随G增大而增大，正确选项为A；
【答案】
13.(1)匀速 (2)0.3 83.3 (3)越低 3 (4)0.04 (5)A
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组拉力计算、机械效益
【点评】
本题为滑轮组机械效率综合实验题，涵盖实验操作、机械效率计算、影响因素分析、额外功拆分及机械效益推导，考查学生对滑轮组知识的综合应用能力，需熟练掌握相关公式与原理。
【难度系数】
0.5
本题围绕滑轮组机械效率的实验展开，需结合滑轮组工作原理、机械效率公式、额外功组成等知识解题：
1. 实验中拉弹簧测力计需匀速竖直拉动，保证钩码受力平衡，拉力测量准确；
2. 先确定装置的绳子段数，利用s=nh计算绳端移动距离，再用机械效率公式计算η；
3. 分析图像得动滑轮对机械效率的影响，结合η=G/(G+G动)推导A点的物体重力；
4. 额外功含动滑轮功和摩擦功，通过总功、有用功、动滑轮功的差值求摩擦功；
5. 根据机械效益定义结合滑轮组拉力公式推导关系，判断选项。
【解析】
(1) 实验时需沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计，使钩码做匀速直线运动，此时拉力与钩码受力平衡，测力计示数等于拉力大小，故填“匀速”；
(2) 第1次实验装置中动滑轮上绳子段数n=3，第3次实验钩码上升h=0.1m，绳端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；假设第3次实验G=3N、F=1.2N，机械效率η=Gh/(Fs)=(3N×0.1m)/(1.2N×0.3m)≈83.3%，故s=0.3m，η=83.3%；
(3) 由图丁可知，被提升物体重力相同时，动滑轮越重，额外功占比越大，机械效率越低；忽略绳重和摩擦，η=G/(G+G动)，每个滑轮G动=0.1kg×10N/kg=1N，A点η=75%，代入得75%=G/(G+1N)，解得G=3N，故填“越低”“3”；
(4) 第2次实验中，n=3，G=4N，F=1.8N，h=0.1m；总功W总=Fs=1.8N×0.3m=0.54J，有用功W有=Gh=4N×0.1m=0.4J，动滑轮额外功W动=G动h=1N×0.1m=0.1J；摩擦额外功W摩=0.54J-0.4J-0.1J=0.04J，故填0.04；
(5) 机械效益MA=G/F，不计绳重摩擦，F=(G+G动)/n，故MA=nG/(G+G动)=nη，MA与η成正比，MA随G增大而增大，正确选项为A；
【答案】
13.(1)匀速 (2)0.3 83.3 (3)越低 3 (4)0.04 (5)A
【知识点】
滑轮组机械效率、滑轮组拉力计算、机械效益
【点评】
本题为滑轮组机械效率综合实验题，涵盖实验操作、机械效率计算、影响因素分析、额外功拆分及机械效益推导，考查学生对滑轮组知识的综合应用能力，需熟练掌握相关公式与原理。
【难度系数】
0.5
14.如图所示,利用动滑轮提升一个重为G的物块,不计绳重和摩擦,其机械效率为50％.要使此动滑轮的机械效率达到80％,则需要提升重力为G的物块的个数为 （
A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
B
）A.3个
B.4个
C.5个
D.6个
答案
14.B
解析
【分析】
要解决该问题，需利用动滑轮机械效率的公式逐步推导：首先明确不计绳重和摩擦时，动滑轮的额外功仅来自提升动滑轮自身，机械效率公式为η=G物/(G物+G动)；接着根据已知的初始机械效率求出动滑轮的重力；再代入目标机械效率求出对应物块的总重力，最后计算总重力包含多少个单个物块的重力G，即可得到答案。
【解析】
不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率公式为：
η = W有/W总 = (G物h)/(G物h + G动h) = G物/(G物 + G动)
1. 当提升重力为G的物块时，机械效率η₁=50%，代入公式：
50% = G/(G + G动)
解得：G动 = G
2. 当机械效率η₂=80%时，设此时物块总重力为G总，代入公式：
80% = G总/(G总 + G动)
将G动=G代入得：
0.8 = G总/(G总 + G)
整理计算：0.8(G总 + G) = G总 → 0.8G总 + 0.8G = G总 → 0.2G总 = 0.8G → G总=4G
3. 每个物块重力为G，故物块个数为：4G/G = 4个
【答案】
B
【知识点】
动滑轮机械效率，滑轮机械效率
【点评】
本题考查动滑轮机械效率的基础计算，核心是理解不计绳重和摩擦时额外功的来源，利用机械效率公式分步推导，步骤清晰，属于常规应用类题目。
【难度系数】
0.5
要解决该问题，需利用动滑轮机械效率的公式逐步推导：首先明确不计绳重和摩擦时，动滑轮的额外功仅来自提升动滑轮自身，机械效率公式为η=G物/(G物+G动)；接着根据已知的初始机械效率求出动滑轮的重力；再代入目标机械效率求出对应物块的总重力，最后计算总重力包含多少个单个物块的重力G，即可得到答案。
【解析】
不计绳重和摩擦，动滑轮的机械效率公式为：
η = W有/W总 = (G物h)/(G物h + G动h) = G物/(G物 + G动)
1. 当提升重力为G的物块时，机械效率η₁=50%，代入公式：
50% = G/(G + G动)
解得：G动 = G
2. 当机械效率η₂=80%时，设此时物块总重力为G总，代入公式：
80% = G总/(G总 + G动)
将G动=G代入得：
0.8 = G总/(G总 + G)
整理计算：0.8(G总 + G) = G总 → 0.8G总 + 0.8G = G总 → 0.2G总 = 0.8G → G总=4G
3. 每个物块重力为G，故物块个数为：4G/G = 4个
【答案】
B
【知识点】
动滑轮机械效率，滑轮机械效率
【点评】
本题考查动滑轮机械效率的基础计算，核心是理解不计绳重和摩擦时额外功的来源，利用机械效率公式分步推导，步骤清晰，属于常规应用类题目。
【难度系数】
0.5
