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24.（5分）如图是小明同学探究“杠杆平衡条件”的几个实验情景。（实验中每个钩码质量均为50 g）
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆
(2)如图乙,A点挂有2个钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂
(3)如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,用弹簧测力计在D点竖直向下拉杠杆使其水平平衡,则$F_{1}=$
(1)挂钩码前,杠杆在如图甲所示的位置静止,此时杠杆
是
（选填“是”或“不是”）平衡状态。接下来可以将杠杆右端的螺母向右
（选填“左”或“右”）调节,使杠杆保持水平并静止。(2)如图乙,A点挂有2个钩码,为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂
3
个钩码。(3)如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,用弹簧测力计在D点竖直向下拉杠杆使其水平平衡,则$F_{1}=$
2
N;若将弹簧测力计绕D点从①位置缓慢转到②位置,在此过程中杠杆始终保持水平平衡,则弹簧测力计的示数与其力臂的乘积大小不变
（选填“变大”“变小”或“不变”）。答案
24. (1)是 右 (2)3 (3)2 不变
【点拨】本题考查探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤。
【解析】(1)因为杠杆保持静止或匀速转动都称为杠杆平衡,由于杠杆静止,所以杠杆处于平衡状态;杠杆的右端较高,说明左端较重,则应将平衡螺母向右调节,使杠杆保持水平并静止;
(2)设每个钩码重力为G,杠杆上每一格长度为L,根据杠杆平衡条件则有 $2G × 3L = nG × 2L$,解得 $n=3$,即为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂3个相同的钩码;
(3)如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,用弹簧测力计在D点竖直向下拉杠杆使其水平平衡,动力臂即为OD。根据杠杆平衡条件则有 $3 × 50 × 10^{-3}\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} × 4L = F_1 × 3L$,解得 $F_1=2\ \mathrm{N}$;如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,将C点所挂钩码对杠杆的作用力当成阻力,将弹簧测力计绕D点从①位置缓慢转到②位置,在此过程中杠杆始终保持水平平衡,阻力和阻力臂一定,阻力和阻力臂的乘积一定,根据杠杆的平衡条件可知,动力与动力臂的乘积始终不变,即弹簧测力计的示数与其力臂的乘积大小不变。
【点拨】本题考查探究杠杆的平衡条件的实验装置和操作步骤。
【解析】(1)因为杠杆保持静止或匀速转动都称为杠杆平衡,由于杠杆静止,所以杠杆处于平衡状态;杠杆的右端较高,说明左端较重,则应将平衡螺母向右调节,使杠杆保持水平并静止;
(2)设每个钩码重力为G,杠杆上每一格长度为L,根据杠杆平衡条件则有 $2G × 3L = nG × 2L$,解得 $n=3$,即为了让杠杆在水平位置平衡,应在B点挂3个相同的钩码;
(3)如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,用弹簧测力计在D点竖直向下拉杠杆使其水平平衡,动力臂即为OD。根据杠杆平衡条件则有 $3 × 50 × 10^{-3}\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} × 4L = F_1 × 3L$,解得 $F_1=2\ \mathrm{N}$;如图丙,在C点所悬挂钩码的数量和位置不变,将C点所挂钩码对杠杆的作用力当成阻力,将弹簧测力计绕D点从①位置缓慢转到②位置,在此过程中杠杆始终保持水平平衡,阻力和阻力臂一定,阻力和阻力臂的乘积一定,根据杠杆的平衡条件可知,动力与动力臂的乘积始终不变,即弹簧测力计的示数与其力臂的乘积大小不变。
解析
【分析】
首先明确杠杆平衡状态的定义：杠杆静止或匀速转动都属于平衡状态，据此判断甲图中杠杆是否平衡；调节杠杆水平平衡时，平衡螺母向杠杆偏高的一侧调节。第(2)问利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知力和力臂计算所需钩码数。第(3)问先根据杠杆平衡条件计算竖直向下拉时的拉力；弹簧测力计倾斜拉时，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，据此判断该乘积的变化。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动，图甲中杠杆静止，因此此时杠杆是平衡状态；杠杆右端较高，说明左端较重，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。
(2) 设每个钩码重力为$G$，杠杆每一格长度为$L$。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，A点的力为$2G$，力臂为$3L$，B点的力臂为$2L$，代入得：$2G×3L = nG×2L$，解得$n=3$，即应在B点挂3个钩码。
(3) 每个钩码重力$G_0=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N$，C点有3个钩码，总阻力$F_{阻}=3×0.5N=1.5N$，阻力臂$L_{阻}=4L$；D点竖直向下拉时动力臂$L_{动}=3L$，根据杠杆平衡条件：$1.5N×4L = F_1×3L$，解得$F_1=2N$。当弹簧测力计绕D点从①转到②位置时，阻力（钩码总重力）和阻力臂均不变，根据杠杆平衡条件，动力×动力臂=阻力×阻力臂，因此弹簧测力计的示数与其力臂的乘积大小不变。
【答案】
(1)是；右 (2)3 (3)2；不变
【知识点】
探究杠杆平衡条件；杠杆平衡条件应用
【点评】
本题围绕探究杠杆平衡条件的实验展开，考查杠杆平衡状态判断、平衡螺母调节、杠杆平衡条件的应用，是力学基础实验题，注重对实验原理和操作的理解。
【难度系数】
0.7
首先明确杠杆平衡状态的定义：杠杆静止或匀速转动都属于平衡状态，据此判断甲图中杠杆是否平衡；调节杠杆水平平衡时，平衡螺母向杠杆偏高的一侧调节。第(2)问利用杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，代入已知力和力臂计算所需钩码数。第(3)问先根据杠杆平衡条件计算竖直向下拉时的拉力；弹簧测力计倾斜拉时，阻力和阻力臂不变，根据杠杆平衡条件，动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积，据此判断该乘积的变化。
【解析】
(1) 杠杆的平衡状态是指杠杆静止或匀速转动，图甲中杠杆静止，因此此时杠杆是平衡状态；杠杆右端较高，说明左端较重，应将平衡螺母向右调节，使杠杆在水平位置平衡。
(2) 设每个钩码重力为$G$，杠杆每一格长度为$L$。根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$，A点的力为$2G$，力臂为$3L$，B点的力臂为$2L$，代入得：$2G×3L = nG×2L$，解得$n=3$，即应在B点挂3个钩码。
(3) 每个钩码重力$G_0=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N$，C点有3个钩码，总阻力$F_{阻}=3×0.5N=1.5N$，阻力臂$L_{阻}=4L$；D点竖直向下拉时动力臂$L_{动}=3L$，根据杠杆平衡条件：$1.5N×4L = F_1×3L$，解得$F_1=2N$。当弹簧测力计绕D点从①转到②位置时，阻力（钩码总重力）和阻力臂均不变，根据杠杆平衡条件，动力×动力臂=阻力×阻力臂，因此弹簧测力计的示数与其力臂的乘积大小不变。
【答案】
(1)是；右 (2)3 (3)2；不变
【知识点】
探究杠杆平衡条件；杠杆平衡条件应用
【点评】
本题围绕探究杠杆平衡条件的实验展开，考查杠杆平衡状态判断、平衡螺母调节、杠杆平衡条件的应用，是力学基础实验题，注重对实验原理和操作的理解。
【难度系数】
0.7
25.（6分）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如表所示：
| 实验次数 | 钩码所受的重力$G/\mathrm{N}$ | 提升高度$h/\mathrm{m}$ | 拉力$F/\mathrm{N}$ | 绳端移动的距离$s/\mathrm{m}$ | 机械效率$\eta$ |
|----------|---------------------------|---------------------|----------------|---------------------------|----------------|
| 1 | 2.0 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 66.7% |
| 2 | 4.0 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | 74.1% |
| 3 | 6.0 | 0.1 | 2.5 | 0.3 | |
（1）实验中用到的测量工具有弹簧测力计和________。
（2）分析表中数据，请用笔画线代替绳子，在图中画出绳子绕法。
（3）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为________。
（4）小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，他觉得应该静止时读数，你认为他的想法________（选填“正确”或“不正确”），如果这样做，测得的机械效率将________（选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。
| 实验次数 | 钩码所受的重力$G/\mathrm{N}$ | 提升高度$h/\mathrm{m}$ | 拉力$F/\mathrm{N}$ | 绳端移动的距离$s/\mathrm{m}$ | 机械效率$\eta$ |
|----------|---------------------------|---------------------|----------------|---------------------------|----------------|
| 1 | 2.0 | 0.1 | 1.0 | 0.3 | 66.7% |
| 2 | 4.0 | 0.1 | 1.8 | 0.3 | 74.1% |
| 3 | 6.0 | 0.1 | 2.5 | 0.3 | |
（1）实验中用到的测量工具有弹簧测力计和________。
（2）分析表中数据，请用笔画线代替绳子，在图中画出绳子绕法。
（3）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为________。
（4）小明同学发现实验过程中边拉动边读数，弹簧测力计示数不稳定，他觉得应该静止时读数，你认为他的想法________（选填“正确”或“不正确”），如果这样做，测得的机械效率将________（选填“偏大”“偏小”或“更准确”）。
答案
25. (1)刻度尺 (2)
(3)80% (4)不正确 偏大【点拨】本题考查滑轮组承重绳子段数与绳端拉力,移动距离的关系及滑轮组的绕线问题,测量滑轮组的机械效率。
【解析】(1)测量滑轮组机械效率,需要测量钩码上升的高度和绳子移动距离,所以需要用刻度尺进行测量;
(2)在第1次实验中,绳子移动距离为0.3 m,物体上升的高度为0.1 m,所以绳子移动距离是物体移动距离的3倍,即与动滑轮相连的绳子段数为3,如图所示;
(3)第3次实验的机械效率为 $\eta = \frac{W_有}{W_总} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{6\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{2.5\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}} × 100\% = 80\%$;
(4)静止时读数不正确,原因是静止时,摩擦力变小,导致拉力偏小,由 $\eta = \frac{W_有}{W_总} = \frac{Gh}{Fs}$ 可知,此时总功偏小,有用功不变,所以机械效率偏大。
解析
【分析】
本题围绕测量滑轮组机械效率的实验展开，解题思路如下：（1）明确测量滑轮组机械效率需测量的物理量，确定所需测量工具；（2）根据实验中绳端移动距离s与钩码上升高度h的关系，确定承重绳子段数，进而画出滑轮组绕线；（3）利用机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs)计算第3次实验的机械效率；（4）分析静止读数时拉力的变化，结合机械效率公式判断误差情况。
【解析】
（1）测量滑轮组机械效率时，需要测量钩码的重力G、钩码上升高度h、拉力F、绳端移动距离s，已有弹簧测力计可测量G和F，还需用刻度尺测量h和s，故实验中用到的测量工具还有刻度尺。
（2）由实验数据可知，绳端移动距离s=0.3m，钩码上升高度h=0.1m，承重绳子段数n=s/h=0.3m/0.1m=3，因此滑轮组绕线为：绳子一端固定在定滑轮的挂钩，向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，绳端向上拉动（与题图箭头方向一致）。
（3）第3次实验的机械效率：η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(6N×0.1m)/(2.5N×0.3m)×100%=80%。
（4）小明的想法不正确。若静止时读数，此时滑轮与轴、绳与滑轮间的摩擦力未被克服，测得的拉力F偏小，总功W总=Fs偏小，而有用功W有=Gh不变，根据η=W有/W总可知，测得的机械效率将偏大。
【答案】
(1) 刻度尺 (2) (3) 80% (4) 不正确；偏大
【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率计算、滑轮组绕线
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率的基础实验题，涵盖实验工具、绕线、公式应用及误差分析，考查学生对滑轮组相关知识的掌握程度，属于常规实验考点。
【难度系数】
0.6
本题围绕测量滑轮组机械效率的实验展开，解题思路如下：（1）明确测量滑轮组机械效率需测量的物理量，确定所需测量工具；（2）根据实验中绳端移动距离s与钩码上升高度h的关系，确定承重绳子段数，进而画出滑轮组绕线；（3）利用机械效率公式η=W有/W总=Gh/(Fs)计算第3次实验的机械效率；（4）分析静止读数时拉力的变化，结合机械效率公式判断误差情况。
【解析】
（1）测量滑轮组机械效率时，需要测量钩码的重力G、钩码上升高度h、拉力F、绳端移动距离s，已有弹簧测力计可测量G和F，还需用刻度尺测量h和s，故实验中用到的测量工具还有刻度尺。
（2）由实验数据可知，绳端移动距离s=0.3m，钩码上升高度h=0.1m，承重绳子段数n=s/h=0.3m/0.1m=3，因此滑轮组绕线为：绳子一端固定在定滑轮的挂钩，向下绕过动滑轮，再向上绕过定滑轮，绳端向上拉动（与题图箭头方向一致）。
（3）第3次实验的机械效率：η=W有/W总×100%=(Gh)/(Fs)×100%=(6N×0.1m)/(2.5N×0.3m)×100%=80%。
（4）小明的想法不正确。若静止时读数，此时滑轮与轴、绳与滑轮间的摩擦力未被克服，测得的拉力F偏小，总功W总=Fs偏小，而有用功W有=Gh不变，根据η=W有/W总可知，测得的机械效率将偏大。
【答案】
(1) 刻度尺 (2)
(3) 80% (4) 不正确；偏大【知识点】
滑轮组机械效率、机械效率计算、滑轮组绕线
【点评】
本题是测量滑轮组机械效率的基础实验题，涵盖实验工具、绕线、公式应用及误差分析，考查学生对滑轮组相关知识的掌握程度，属于常规实验考点。
【难度系数】
0.6
