4. 如图 9 - 6 - 5 所示,用动滑轮将物体匀速提升 0.2 m,施加在绳子自由端的拉力$F$为 6 N,则拉力$F$所做的功为

2.4
J。如果使用该滑轮提升更重的物体,其机械效率会增大
(选填“增大”“减小”或“不变”)。答案
4. 2.4 增大
解析
【解析】
1. 计算拉力所做的功:
由图可知,该动滑轮的绳子有效段数$ n=2 $,物体上升高度$ h=0.2\ \mathrm{m} $,则绳子自由端移动的距离$ s=2h=2×0.2\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m} $。
根据功的计算公式$ W=Fs $,可得拉力$ F $所做的功:
$ W=6\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J} $。
2. 分析机械效率的变化:
使用该动滑轮时,额外功主要是克服动滑轮自重做的功。当提升更重的物体时,有用功在总功中的占比增大,因此机械效率会增大。
【答案】
2.4;增大
【知识点】
动滑轮的特点、功的计算、机械效率的影响因素
【点评】
本题考查动滑轮的功的计算与机械效率的变化规律,需准确判断动滑轮的绳子有效段数,理解机械效率与物重的关系。
【难度系数】
0.7
1. 计算拉力所做的功:
由图可知,该动滑轮的绳子有效段数$ n=2 $,物体上升高度$ h=0.2\ \mathrm{m} $,则绳子自由端移动的距离$ s=2h=2×0.2\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m} $。
根据功的计算公式$ W=Fs $,可得拉力$ F $所做的功:
$ W=6\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}=2.4\ \mathrm{J} $。
2. 分析机械效率的变化:
使用该动滑轮时,额外功主要是克服动滑轮自重做的功。当提升更重的物体时,有用功在总功中的占比增大,因此机械效率会增大。
【答案】
2.4;增大
【知识点】
动滑轮的特点、功的计算、机械效率的影响因素
【点评】
本题考查动滑轮的功的计算与机械效率的变化规律,需准确判断动滑轮的绳子有效段数,理解机械效率与物重的关系。
【难度系数】
0.7
5. 提高机械效率可以充分发挥机械设备的作用,对节能减排、提高经济效益有重要的意义。某科技创新小组根据生活经验和客观事实,对影响滑轮组机械效率的因素作出如下猜想:
猜想①:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。
猜想②:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。
猜想③:滑轮组的机械效率与所提升的物体所受的重力有关。
根据猜想,科技创新小组运用如图 9 - 6 - 6 甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。


(1) 实验时应沿竖直方向
(2) 分析表中数据可知:第 3 次实验是利用了图
(3) 比较 2、4 两次实验数据,可验证猜想①是
(4) 通过比较
(5) 通过比较 2、3 两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率
猜想①:滑轮组的机械效率与物体被提升的高度有关。
猜想②:滑轮组的机械效率与动滑轮所受的重力有关。
猜想③:滑轮组的机械效率与所提升的物体所受的重力有关。
根据猜想,科技创新小组运用如图 9 - 6 - 6 甲、乙、丙所示的装置进行了实验探究,测得的实验数据如下表所示。
(1) 实验时应沿竖直方向
匀速
缓慢向上拉动弹簧测力计。(2) 分析表中数据可知:第 3 次实验是利用了图
丙
装置完成的,它的机械效率$\eta =$80.0%
。(3) 比较 2、4 两次实验数据,可验证猜想①是
错误
(选填“正确”或“错误”)的。(4) 通过比较
1、2
(填实验序号)两次实验数据可得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(5) 通过比较 2、3 两次实验数据可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率
越低
。答案
5. (1)匀速 (2)丙 80.0% (3)错误 (4)1、2 (5)越低
解析
【解析】
(1) 实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,可使弹簧测力计示数稳定,等于拉力大小。
(2) 第3次实验中,绳子自由端移动距离$s=4h$,说明承担物重的绳子段数$n=4$,对应丙装置;机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{4N×0.1m}{1.25N×0.4m}=80.0\%$。
(3) 比较2、4两次实验,物体提升高度不同,其他条件相同,机械效率不变,说明滑轮组的机械效率与物体被提升高度无关,故猜想①错误。
(4) 验证同一滑轮组物重对机械效率的影响,需控制动滑轮重力、提升高度相同,改变物重,实验1、2符合条件,可得出物重越大,机械效率越高的结论。
(5) 比较2、3两次实验,提升物体重力相同,动滑轮越重,机械效率越低。
【答案】
(1) 匀速
(2) 丙;80.0%
(3) 错误
(4) 1、2
(5) 越低
【知识点】
滑轮组机械效率探究;控制变量法应用;机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的影响因素展开探究,重点考查控制变量法的应用和机械效率的计算,需结合实验数据准确分析变量关系,理解机械效率的相关规律。
【难度系数】
0.6
(1) 实验时沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,可使弹簧测力计示数稳定,等于拉力大小。
(2) 第3次实验中,绳子自由端移动距离$s=4h$,说明承担物重的绳子段数$n=4$,对应丙装置;机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{4N×0.1m}{1.25N×0.4m}=80.0\%$。
(3) 比较2、4两次实验,物体提升高度不同,其他条件相同,机械效率不变,说明滑轮组的机械效率与物体被提升高度无关,故猜想①错误。
(4) 验证同一滑轮组物重对机械效率的影响,需控制动滑轮重力、提升高度相同,改变物重,实验1、2符合条件,可得出物重越大,机械效率越高的结论。
(5) 比较2、3两次实验,提升物体重力相同,动滑轮越重,机械效率越低。
【答案】
(1) 匀速
(2) 丙;80.0%
(3) 错误
(4) 1、2
(5) 越低
【知识点】
滑轮组机械效率探究;控制变量法应用;机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率的影响因素展开探究,重点考查控制变量法的应用和机械效率的计算,需结合实验数据准确分析变量关系,理解机械效率的相关规律。
【难度系数】
0.6
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