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11. 在“测量滑轮组的机械效率”实验中，小明用同一滑轮组进行了三次实验(如图甲、乙、丙所示，弹簧测力计与绳自由端相连，图中未画出)，实验数据如下表所示.
(1)实验中要竖直向上缓慢
(2)表格中空白处数据应为
(3)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与
(4)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8 N的物体匀速提升10 cm，此时滑轮组的机械效率可能是 （
A. 71.6%
B. 82.4%
C. 92.1%
D. 100%
(5)另一实验小组提升同一物体，改变动滑轮的重进行多次实验，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，滑轮组机械效率越
A. 一定大于12 N
B. 等于12 N
C. 一定小于12 N
(1)实验中要竖直向上缓慢
匀速
拉动弹簧测力计，使钩码升高.(2)表格中空白处数据应为
88.9
(保留1位小数).(3)分析以上实验数据可以得出结论：同一滑轮组的机械效率与
物重
有关.(4)根据实验结论推测，使用该滑轮组将重8 N的物体匀速提升10 cm，此时滑轮组的机械效率可能是 （
C
）A. 71.6%
B. 82.4%
C. 92.1%
D. 100%
(5)另一实验小组提升同一物体，改变动滑轮的重进行多次实验，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，滑轮组机械效率越
低
(选填“高”或“低”)；分析图像中的A点可知，此时被提升物体所受的重力 （A
）A. 一定大于12 N
B. 等于12 N
C. 一定小于12 N
答案
11. (1)匀速 (2)88.9 (3)物重 (4)C (5)低 A 解析:(1)测滑轮组的机械效率,还要考虑到实验过程中克服摩擦所做的功,故需要匀速拉动绳子,此时整个系统处于平衡状态,拉力大小等于弹簧测力计示数.(2)滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh}{Fs}×100\%=\dfrac{4\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}}×100\%≈88.9\%$.(3)分析题表数据可知,三次实验机械效率不同是由于物重不同.(4)物重越大,同一滑轮组机械效率越高,故物体重8 N时的机械效率大于物体重6 N时的机械效率,而机械效率不可能达到100%,C符合题意.(5)由题图丁可知,物重一定时,动滑轮越重,机械效率越低;当动滑轮重为4 N时,滑轮组的机械效率为75%,若忽略绳重和摩擦,滑轮组的机械效率$\eta'=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{G'}{G'+G_动}×100\%$,即$75\%=\dfrac{G'}{G'+4\ \mathrm{N}}×100\%$,解得$G'=12\ \mathrm{N}$,但由于绳重和摩擦实际存在,使得额外功变大,根据$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}×100\%$可知,在机械效率不变时,额外功增大,有用功也应增大,故物体的重力会大于12 N,A正确.
解析
【分析】
这是一道滑轮组机械效率探究的经典实验题，我们可以逐个小问梳理思考路径：
1. 第一问回忆实验操作要求：要让弹簧测力计示数稳定、准确反映拉力大小，需要让整个装置处于平衡状态，因此要控制拉动的速度状态。
2. 第二问计算机械效率，直接代入机械效率的定义式，找到对应实验的物重、提升高度、拉力、绳端移动距离的数值，统一单位后计算，按要求保留1位小数即可。
3. 第三问对比三次实验的控制变量：同一滑轮组的动滑轮重、摩擦条件都不变，只有提升的钩码重力不同，对应机械效率不同，即可得出对应结论。
4. 第四问结合前面得到的规律：同一滑轮组物重越大机械效率越高，先判断8N物体对应的效率要大于6N物体的效率，再结合机械效率不可能达到100%的常识，筛选出符合条件的选项。
5. 第五问先观察图像趋势直接得出动滑轮重和机械效率的关系；再先按理想无绳重摩擦的模型算出对应物重，再结合实际实验中绳重、摩擦也会产生额外功的特点，推导实际物重的大小范围。
【解析】
(1) 实验中竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计时，钩码处于平衡状态，弹簧测力计示数稳定，大小等于实际拉力，能保证测量数据准确。
(2) 空白处为第三次实验的机械效率，代入公式计算：
$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh}{Fs}×100\%=\dfrac{4\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}}×100\%≈88.9\%$
(3) 三次实验使用同一滑轮组，仅提升的物重不同，物重越大机械效率越高，因此同一滑轮组的机械效率与物重有关。
(4) 同一滑轮组物重越大机械效率越高，因此提升8N物体的机械效率要大于提升6N物体时的88.9%，同时任何机械都不可避免要做额外功，机械效率不可能达到100%，因此C选项符合要求。
(5) 由图像趋势可知，被提升物体所受重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
若忽略绳重和摩擦，机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}=\dfrac{G}{G+G_动}$，A点对应$G_动=4\ \mathrm{N}$，$\eta=75\%$，代入解得理想状态下$G=12\ \mathrm{N}$。但实际实验中额外功还包含克服绳重和摩擦做的功，总额外功比仅克服动滑轮重力的额外功大，在机械效率为75%的条件下，有用功需要更大，也就是被提升的物体重力一定大于12N，选A。
【答案】
(1)匀速 (2)88.9 (3)物重 (4)C (5)低；A
【知识点】
滑轮组机械效率计算，机械效率影响因素，实验操作规范
【点评】
本题全面覆盖了滑轮组机械效率实验的核心考点，从基础操作、公式计算到规律总结、实际误差分析逐层递进，其中最后对A点物重的判断是易错点，需要学生跳出理想物理模型，结合实际实验的额外功组成推导结论，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
这是一道滑轮组机械效率探究的经典实验题，我们可以逐个小问梳理思考路径：
1. 第一问回忆实验操作要求：要让弹簧测力计示数稳定、准确反映拉力大小，需要让整个装置处于平衡状态，因此要控制拉动的速度状态。
2. 第二问计算机械效率，直接代入机械效率的定义式，找到对应实验的物重、提升高度、拉力、绳端移动距离的数值，统一单位后计算，按要求保留1位小数即可。
3. 第三问对比三次实验的控制变量：同一滑轮组的动滑轮重、摩擦条件都不变，只有提升的钩码重力不同，对应机械效率不同，即可得出对应结论。
4. 第四问结合前面得到的规律：同一滑轮组物重越大机械效率越高，先判断8N物体对应的效率要大于6N物体的效率，再结合机械效率不可能达到100%的常识，筛选出符合条件的选项。
5. 第五问先观察图像趋势直接得出动滑轮重和机械效率的关系；再先按理想无绳重摩擦的模型算出对应物重，再结合实际实验中绳重、摩擦也会产生额外功的特点，推导实际物重的大小范围。
【解析】
(1) 实验中竖直向上缓慢匀速拉动弹簧测力计时，钩码处于平衡状态，弹簧测力计示数稳定，大小等于实际拉力，能保证测量数据准确。
(2) 空白处为第三次实验的机械效率，代入公式计算：
$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh}{Fs}×100\%=\dfrac{4\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}}{1.5\ \mathrm{N}×0.3\ \mathrm{m}}×100\%≈88.9\%$
(3) 三次实验使用同一滑轮组，仅提升的物重不同，物重越大机械效率越高，因此同一滑轮组的机械效率与物重有关。
(4) 同一滑轮组物重越大机械效率越高，因此提升8N物体的机械效率要大于提升6N物体时的88.9%，同时任何机械都不可避免要做额外功，机械效率不可能达到100%，因此C选项符合要求。
(5) 由图像趋势可知，被提升物体所受重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；
若忽略绳重和摩擦，机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}=\dfrac{G}{G+G_动}$，A点对应$G_动=4\ \mathrm{N}$，$\eta=75\%$，代入解得理想状态下$G=12\ \mathrm{N}$。但实际实验中额外功还包含克服绳重和摩擦做的功，总额外功比仅克服动滑轮重力的额外功大，在机械效率为75%的条件下，有用功需要更大，也就是被提升的物体重力一定大于12N，选A。
【答案】
(1)匀速 (2)88.9 (3)物重 (4)C (5)低；A
【知识点】
滑轮组机械效率计算，机械效率影响因素，实验操作规范
【点评】
本题全面覆盖了滑轮组机械效率实验的核心考点，从基础操作、公式计算到规律总结、实际误差分析逐层递进，其中最后对A点物重的判断是易错点，需要学生跳出理想物理模型，结合实际实验的额外功组成推导结论，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
12. 在“探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度的关系”实验中,实验小组使用了如图甲所示的装置. 在其他条件一定时,获取了表格中的实验数据.
(1)实验时,沿斜面缓慢拉动弹簧测力计,尽量使木块做
(2)通过比较表格中
(3)在第2次实验中,表格中①的数据为
(4)图乙中木块分别沿斜面1、2滑到底端,木块到达斜面1、2底端时的速度分别为的$v_1$、$v_2$,若斜面粗糙程度相同,则$v_1$
(1)实验时,沿斜面缓慢拉动弹簧测力计,尽量使木块做
匀速直线
运动.(2)通过比较表格中
物重G
和拉力F
两栏对应的数据,可知斜面是一种省力的简单机械;在第1次实验中,如果忽略斜面摩擦,则拉力F沿着斜面拉木块移动距离s所做的功等于直接用手把重为G的木块提升高度h所做的功,这样算出的拉力F大小为2
N. 对比表格中的拉力,发现实际拉力大于计算值,是因为使用机械时都会存在摩擦
.(3)在第2次实验中,表格中①的数据为
57.1
(保留1位小数).依据完整的数据可得出结论:在其他条件一定时,斜面倾斜程度越大
,机械效率越高.(4)图乙中木块分别沿斜面1、2滑到底端,木块到达斜面1、2底端时的速度分别为的$v_1$、$v_2$,若斜面粗糙程度相同,则$v_1$
＞
(选填“$＞$”“$=$”或“$＜$”)$v_2$.答案
12. (1)匀速直线 (2)物重G 拉力F 2 都会存在摩擦 (3)57.1 倾斜程度越大 (4)＞ 解析:(1)沿斜面拉动木块时,为使弹簧测力计的示数稳定,应尽量使木块做匀速直线运动.(2)比较题表中“物重G”和“拉力F”两栏对应的数据可知,在同一次实验中,拉力总是小于重力的,由此可知斜面是一种省力的简单机械;拉力F沿着斜面拉木块移动距离s所做的功$W_总=Fs$,直接用手把重为G的木块提升高度h所做的功$W_{有用}=Gh$,$W_总=W_{有用}$时,根据第1次实验数据有$F×0.5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{N}×0.1\ \mathrm{m}$,解得$F=2\ \mathrm{N}$;对比发现实际拉力大于计算值,是因为使用机械时都会存在摩擦.(3)第2次实验的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh_2}{F_2s}×100\%=\dfrac{10\ \mathrm{N}×0.2\ \mathrm{m}}{7\ \mathrm{N}×0.5\ \mathrm{m}}×100\%≈57.1\%$;在其他条件一定时,斜面倾斜程度越大,斜面的机械效率越高.(4)在其他条件一定时,斜面的机械效率越高,说明克服重力所做的功相同时,斜面越陡,克服摩擦力所做的功越小;木块从同一高度下滑时重力势能相同,下滑过程中重力势能转化为动能和内能,斜面2的倾斜程度小,则木块克服摩擦力做的功多,木块到达斜面2底端时的动能更小,则速度更小,即$v_1＞v_2$.
解析
【分析】
这是一道斜面机械效率探究的综合实验题，我们可以顺着实验逻辑逐步推导：
1. 第一问回忆斜面实验的操作要求，要让弹簧测力计示数稳定、木块受力平衡，木块必须做匀速直线运动；
2. 第二问判断斜面省力，本质是比较拉力和物重的大小，对应表格里的物重G和拉力F两栏数据；忽略摩擦时直接用功能关系，拉力做的功等于直接提升物体做的功，代入第一次实验的G、h、s数值就能算出理想拉力；实际拉力偏大是因为拉动过程中需要克服摩擦做额外功；
3. 第三问计算第二次实验的机械效率，直接代入η=W有/W总×100%的公式计算，再对比三次实验的倾斜程度和效率的对应关系，就能总结出实验结论；
4. 第四问比较木块滑到底端的速度，先明确初始重力势能相同的前提下，斜面越缓，克服摩擦做的额外功越多，转化为内能的能量占比越高，剩余转化为动能的能量越少，速度就越小，即可判断两个速度的大小关系。
【解析】
(1) 沿斜面拉动木块时，为使木块受力平衡、弹簧测力计示数保持稳定，需要尽量使木块做匀速直线运动。
(2) 对比表格中“物重G”和“拉力F”两栏的数据，同一次实验中拉力始终小于物重，说明斜面是省力的简单机械；
忽略斜面摩擦时，根据功的原理可得$Fs=Gh$，代入第1次实验数据$G=10\ \mathrm{N}$、$h=0.1\ \mathrm{m}$、$s=0.5\ \mathrm{m}$，解得$F=\frac{Gh}{s}=\frac{10\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$；
实际拉动过程中木块和斜面之间存在摩擦，需要克服摩擦做额外功，因此实际拉力大于理想计算值。
(3) 第2次实验的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%=\frac{Gh_2}{F_2s} × 100\%=\frac{10\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}}{7\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m}} × 100\% \approx 57.1\%$；
对比三次实验数据可知，其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。
(4) 两个斜面粗糙程度相同，斜面1倾斜程度更大，木块下滑过程中受到的摩擦力更小，下滑相同高度时克服摩擦做的额外功更少，重力势能转化为动能的部分更多，因此到达底端的速度更大，即$v_1＞v_2$。
【答案】
(1) 匀速直线
(2) 物重G；拉力F；2；都会存在摩擦
(3) 57.1；倾斜程度越大
(4) ＞
【知识点】
斜面的机械效率；功的原理；能量转化
【点评】
本题是斜面机械效率探究的经典实验题，覆盖了实验操作规范、机械效率计算、功的原理应用、能量转化分析多个考点，整体难度适中，易错点是最后一问的速度比较，需要结合额外功的占比判断动能大小，避免凭直觉错误推导。
【难度系数】
0.6
这是一道斜面机械效率探究的综合实验题，我们可以顺着实验逻辑逐步推导：
1. 第一问回忆斜面实验的操作要求，要让弹簧测力计示数稳定、木块受力平衡，木块必须做匀速直线运动；
2. 第二问判断斜面省力，本质是比较拉力和物重的大小，对应表格里的物重G和拉力F两栏数据；忽略摩擦时直接用功能关系，拉力做的功等于直接提升物体做的功，代入第一次实验的G、h、s数值就能算出理想拉力；实际拉力偏大是因为拉动过程中需要克服摩擦做额外功；
3. 第三问计算第二次实验的机械效率，直接代入η=W有/W总×100%的公式计算，再对比三次实验的倾斜程度和效率的对应关系，就能总结出实验结论；
4. 第四问比较木块滑到底端的速度，先明确初始重力势能相同的前提下，斜面越缓，克服摩擦做的额外功越多，转化为内能的能量占比越高，剩余转化为动能的能量越少，速度就越小，即可判断两个速度的大小关系。
【解析】
(1) 沿斜面拉动木块时，为使木块受力平衡、弹簧测力计示数保持稳定，需要尽量使木块做匀速直线运动。
(2) 对比表格中“物重G”和“拉力F”两栏的数据，同一次实验中拉力始终小于物重，说明斜面是省力的简单机械；
忽略斜面摩擦时，根据功的原理可得$Fs=Gh$，代入第1次实验数据$G=10\ \mathrm{N}$、$h=0.1\ \mathrm{m}$、$s=0.5\ \mathrm{m}$，解得$F=\frac{Gh}{s}=\frac{10\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{m}}=2\ \mathrm{N}$；
实际拉动过程中木块和斜面之间存在摩擦，需要克服摩擦做额外功，因此实际拉力大于理想计算值。
(3) 第2次实验的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}} × 100\%=\frac{Gh_2}{F_2s} × 100\%=\frac{10\ \mathrm{N} × 0.2\ \mathrm{m}}{7\ \mathrm{N} × 0.5\ \mathrm{m}} × 100\% \approx 57.1\%$；
对比三次实验数据可知，其他条件一定时，斜面倾斜程度越大，机械效率越高。
(4) 两个斜面粗糙程度相同，斜面1倾斜程度更大，木块下滑过程中受到的摩擦力更小，下滑相同高度时克服摩擦做的额外功更少，重力势能转化为动能的部分更多，因此到达底端的速度更大，即$v_1＞v_2$。
【答案】
(1) 匀速直线
(2) 物重G；拉力F；2；都会存在摩擦
(3) 57.1；倾斜程度越大
(4) ＞
【知识点】
斜面的机械效率；功的原理；能量转化
【点评】
本题是斜面机械效率探究的经典实验题，覆盖了实验操作规范、机械效率计算、功的原理应用、能量转化分析多个考点，整体难度适中，易错点是最后一问的速度比较，需要结合额外功的占比判断动能大小，避免凭直觉错误推导。
【难度系数】
0.6
