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21. (6分)小明在探究“影响浮力大小的因素”实验中,用同一个弹簧测力计测出物体M在如图甲所示的5种情况下的拉力。($g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$)
(1)分析图A、______可得,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关,物体浸没在水中时受到的浮力大小为________N。
(2)分析A、C、E可知物体所受浮力大小与________有关。
(3)物体$M$的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$,盐水的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$。
(4)小明又选取另一物体$N$进行实验,匀速浸入水中时,物体$N$所受拉力和浮力随其下表面到水面的距离$h$的变化关系如图乙所示,则物体$N$的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$。
(1)分析图A、______可得,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度无关,物体浸没在水中时受到的浮力大小为________N。
(2)分析A、C、E可知物体所受浮力大小与________有关。
(3)物体$M$的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$,盐水的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$。
(4)小明又选取另一物体$N$进行实验,匀速浸入水中时,物体$N$所受拉力和浮力随其下表面到水面的距离$h$的变化关系如图乙所示,则物体$N$的密度是$\_\_\_\_\_\_\ \mathrm{kg/m}^3$。
答案
21. (1)C、D 2 (2)液体密度 (3)$2.4× 10^{3}$ $1.2× 10^{3}$
(4)$2× 10^{3}$
【点拨】本题考查浮力的影响因素和重力、密度公式、阿基米德原理、称重法测浮力的应用,有一定难度。
【解析】(1)分析图A、C、D可知:物体浸没在相同的水中的不同深度,物体排开水的体积相同,弹簧测力计的示数相同,则物体所受浮力与物体浸入液体的深度无关;根据图A、C或A、D对物体进行受力分析可得,物体受到的浮力$F_{浮}=G-F_{拉}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;
(2)分析图A、C、E可知:物体浸没在不同的液体中,排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不同,因此物体所受的浮力与液体密度有关;
(3)由图A可知物体的质量为:$m=\frac{G}{g}=\frac{4.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.48\ \mathrm{kg}$,物体完全浸没在水中时,物体的体积等于物体排开水的体积,则物体的体积为:$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}\ g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3× 10\ \mathrm{N/kg}}=2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则物体$M$的密度为:$\rho_{M}=\frac{m}{V}=\frac{0.48\ \mathrm{kg}}{2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.4× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,由图E可知物体排开盐水的体积为:$V_{排}=V=2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理可得盐水的密度:$\rho_{盐}=\frac{F'_{浮}}{gV_{排}}=\frac{4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}× 2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$;
(4)由图乙可知,物体没入水中后,物体$N$所受拉力等于所受浮力,即$F=F_{浮}$,则$G_N=F+F_{浮}=2F_{浮}$,又因为物体没入水中时$V_N=V_{排}$,则$\rho_N gV_N=2\rho_{水}\ gV_{排}$,则物体$N$的密度为:$\rho_N=2\rho_{水}=2× 1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3=2× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$。
(4)$2× 10^{3}$
【点拨】本题考查浮力的影响因素和重力、密度公式、阿基米德原理、称重法测浮力的应用,有一定难度。
【解析】(1)分析图A、C、D可知:物体浸没在相同的水中的不同深度,物体排开水的体积相同,弹簧测力计的示数相同,则物体所受浮力与物体浸入液体的深度无关;根据图A、C或A、D对物体进行受力分析可得,物体受到的浮力$F_{浮}=G-F_{拉}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$;
(2)分析图A、C、E可知:物体浸没在不同的液体中,排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不同,因此物体所受的浮力与液体密度有关;
(3)由图A可知物体的质量为:$m=\frac{G}{g}=\frac{4.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.48\ \mathrm{kg}$,物体完全浸没在水中时,物体的体积等于物体排开水的体积,则物体的体积为:$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}\ g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3× 10\ \mathrm{N/kg}}=2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,则物体$M$的密度为:$\rho_{M}=\frac{m}{V}=\frac{0.48\ \mathrm{kg}}{2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.4× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,由图E可知物体排开盐水的体积为:$V_{排}=V=2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理可得盐水的密度:$\rho_{盐}=\frac{F'_{浮}}{gV_{排}}=\frac{4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}× 2× 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$;
(4)由图乙可知,物体没入水中后,物体$N$所受拉力等于所受浮力,即$F=F_{浮}$,则$G_N=F+F_{浮}=2F_{浮}$,又因为物体没入水中时$V_N=V_{排}$,则$\rho_N gV_N=2\rho_{水}\ gV_{排}$,则物体$N$的密度为:$\rho_N=2\rho_{水}=2× 1× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3=2× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$。
解析
【分析】
本题围绕浮力的探究实验展开，需运用控制变量法、称重法测浮力、阿基米德原理及密度公式解题。（1）探究浮力与浸入深度的关系时，要控制液体密度和排开液体体积不变，改变浸入深度，据此选实验；用称重法计算浮力。（2）分析A、C、E的变量，确定浮力与液体密度的关系。（3）先由重力公式算物体质量，再根据阿基米德原理求物体体积，进而算物体密度；再利用称重法求盐水中的浮力，结合阿基米德原理求盐水密度。（4）根据图乙，物体完全浸没后拉力等于浮力，结合重力和阿基米德原理推导物体N的密度。
【解析】
(1) 探究浮力与浸入深度的关系，需控制液体密度和排开液体体积相同，改变浸入深度，故分析图A、C、D；物体浸没在水中时，由称重法得浮力：$F_{浮}=G-F_{拉}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(2) 分析A、C、E：物体排开液体体积相同，液体密度不同，弹簧测力计示数不同，浮力不同，因此物体所受浮力大小与液体密度有关。
(3) 物体M的质量：$m=\frac{G}{g}=\frac{4.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.48\ \mathrm{kg}$；物体浸没在水中时，体积等于排开水的体积，由阿基米德原理得：$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$；物体M的密度：$\rho_{M}=\frac{m}{V}=\frac{0.48\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；物体浸没在盐水中时，浮力$F_{浮}'=4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}=2.4\ \mathrm{N}$，盐水的密度：$\rho_{盐}=\frac{F_{浮}'}{gV_{排}}=\frac{2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(4) 由图乙可知，物体N完全浸没后，拉力等于浮力，即$G_N=F_{拉}+F_{浮}=2F_{浮}$；物体完全浸没时$V_N=V_{排}$，结合$G=\rho gV$和$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，得$\rho_N gV_N=2\rho_{水}gV_{排}$，因$V_N=V_{排}$，故$\rho_N=2\rho_{水}=2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
【答案】
(1) C、D；2 (2) 液体密度 (3) $2.4×10^3$；$1.2×10^3$ (4) $2×10^3$
【知识点】
浮力的影响因素、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题综合考查浮力相关知识，需熟练运用控制变量法、称重法、阿基米德原理及密度公式，注重实验探究与公式应用，有一定难度。
【难度系数】
0.4
本题围绕浮力的探究实验展开，需运用控制变量法、称重法测浮力、阿基米德原理及密度公式解题。（1）探究浮力与浸入深度的关系时，要控制液体密度和排开液体体积不变，改变浸入深度，据此选实验；用称重法计算浮力。（2）分析A、C、E的变量，确定浮力与液体密度的关系。（3）先由重力公式算物体质量，再根据阿基米德原理求物体体积，进而算物体密度；再利用称重法求盐水中的浮力，结合阿基米德原理求盐水密度。（4）根据图乙，物体完全浸没后拉力等于浮力，结合重力和阿基米德原理推导物体N的密度。
【解析】
(1) 探究浮力与浸入深度的关系，需控制液体密度和排开液体体积相同，改变浸入深度，故分析图A、C、D；物体浸没在水中时，由称重法得浮力：$F_{浮}=G-F_{拉}=4.8\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。
(2) 分析A、C、E：物体排开液体体积相同，液体密度不同，弹簧测力计示数不同，浮力不同，因此物体所受浮力大小与液体密度有关。
(3) 物体M的质量：$m=\frac{G}{g}=\frac{4.8\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.48\ \mathrm{kg}$；物体浸没在水中时，体积等于排开水的体积，由阿基米德原理得：$V=V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$；物体M的密度：$\rho_{M}=\frac{m}{V}=\frac{0.48\ \mathrm{kg}}{2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=2.4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$；物体浸没在盐水中时，浮力$F_{浮}'=4.8\ \mathrm{N}-2.4\ \mathrm{N}=2.4\ \mathrm{N}$，盐水的密度：$\rho_{盐}=\frac{F_{浮}'}{gV_{排}}=\frac{2.4\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}×2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
(4) 由图乙可知，物体N完全浸没后，拉力等于浮力，即$G_N=F_{拉}+F_{浮}=2F_{浮}$；物体完全浸没时$V_N=V_{排}$，结合$G=\rho gV$和$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$，得$\rho_N gV_N=2\rho_{水}gV_{排}$，因$V_N=V_{排}$，故$\rho_N=2\rho_{水}=2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。
【答案】
(1) C、D；2 (2) 液体密度 (3) $2.4×10^3$；$1.2×10^3$ (4) $2×10^3$
【知识点】
浮力的影响因素、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题综合考查浮力相关知识，需熟练运用控制变量法、称重法、阿基米德原理及密度公式，注重实验探究与公式应用，有一定难度。
【难度系数】
0.4
22.（6分）小组同学利用如图所示的装置探究液体压强与哪些因素有关。
(1)图①是测量液体内部压强的压强计,它的探头由空金属盒蒙上较
(2)比较②③两次实验,探头上、下表面受到水的压力差
(3)③④两次实验表明:在
(1)图①是测量液体内部压强的压强计,它的探头由空金属盒蒙上较
薄
(选填“薄”或“厚”)的橡皮膜构成,压强计使用时不属于
(选填“属于”或“不属于”)连通器。当把探头放入液体中,U形管左右两侧液面的高度差反映了液面到橡皮膜
(选填“液面到橡皮膜”或“橡皮膜到烧杯底部”)之间液体对橡皮膜的压强大小。(2)比较②③两次实验,探头上、下表面受到水的压力差
第②次大
(选填“第②次大”“第③次大”或“一样大”)。(3)③④两次实验表明:在
深度
相同时,液体的密度越大,液体内部压强越大。某小组进行该对比实验时,发现U形管液面高度差变化不明显,请提出改进措施U形管内换用密度更小的液体
。答案
22. (1)薄 不属于 液面到橡皮膜 (2)第②次大
(3)深度 U形管内换用密度更小的液体
【点拨】本题考查探究液体压强与液体深度和液体密度的关系,注意利用转换法和控制变量法,结合液体压强公式$p=\rho gh$进行分析。
【解析】(1)图①是测量液体内部压强的压强计,它的探头由空金属盒蒙上较薄的橡皮膜构成,压强计因一端封闭,使用时不属于连通器;当把探头放入液体中,U形管左右两侧液面的高度差反映了液面到橡皮膜之间液体对橡皮膜的压强大小;
(2)液体压强随深度的增大而变大,②实验因受到的压强小,橡皮膜形变程度小,探头体积大,由阿基米德原理可知,②实验探头受到的浮力大,比较②③两次实验,探头上、下表面受到水的压力差第②次大;
(3)③④两次实验,深度相同,而盐水密度大,产生的压强也大,表明:在深度相同时,液体的密度越大,液体内部压强越大;根据$p=\rho gh$可知,在压强一定时,U形管内换用密度更小的液体,能增大U形管两侧液面高度差。
(3)深度 U形管内换用密度更小的液体
【点拨】本题考查探究液体压强与液体深度和液体密度的关系,注意利用转换法和控制变量法,结合液体压强公式$p=\rho gh$进行分析。
【解析】(1)图①是测量液体内部压强的压强计,它的探头由空金属盒蒙上较薄的橡皮膜构成,压强计因一端封闭,使用时不属于连通器;当把探头放入液体中,U形管左右两侧液面的高度差反映了液面到橡皮膜之间液体对橡皮膜的压强大小;
(2)液体压强随深度的增大而变大,②实验因受到的压强小,橡皮膜形变程度小,探头体积大,由阿基米德原理可知,②实验探头受到的浮力大,比较②③两次实验,探头上、下表面受到水的压力差第②次大;
(3)③④两次实验,深度相同,而盐水密度大,产生的压强也大,表明:在深度相同时,液体的密度越大,液体内部压强越大;根据$p=\rho gh$可知,在压强一定时,U形管内换用密度更小的液体,能增大U形管两侧液面高度差。
解析
【分析】
首先，第(1)问需结合压强计的结构特点、连通器的定义分析：压强计的橡皮膜需薄才能灵敏感知压强；连通器要求上端开口、底部连通，压强计U形管一端封闭，故不属于连通器；U形管液面差转换的是探头处（液面到橡皮膜）的液体压强。第(2)问，②③均在水中，③探头深度更大，压强更大，橡皮膜形变更大，探头排开水体积更小，根据浮力等于上下表面压力差，可知第②次压力差更大。第(3)问，③④控制深度相同，改变液体密度，得出压强与密度的关系；要增大U形管液面差，根据p=ρgh，换用密度更小的U形管内液体，相同压强下高度差更大。
【解析】
(1) 压强计的探头由空金属盒蒙上较薄的橡皮膜构成，薄橡皮膜受压强时形变更明显，便于观察；连通器的定义是上端开口、底部互相连通的容器，压强计的U形管一端与探头相连，并非两端都开口，因此不属于连通器；当探头放入液体中，U形管左右两侧液面的高度差反映了液面到橡皮膜之间液体对橡皮膜的压强大小，利用了转换法。
(2) ②③两次实验中，液体均为水，③中探头的深度更大，根据液体压强公式$p=\rho gh$，③处的压强更大，橡皮膜形变程度更大，探头被压缩得更厉害，排开水的体积更小；探头上、下表面受到水的压力差等于探头受到的浮力（$F_{浮}=F_{向上}-F_{向下}$），根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，②中$V_{排}$更大，所以第②次的压力差更大。
(3) ③④两次实验，探头的深度相同，液体密度不同（水和盐水），U形管液面高度差不同，表明在深度相同时，液体的密度越大，液体内部压强越大；根据$p=\rho gh$，当压强一定时，U形管内液体的密度越小，液面高度差$h=\frac{p}{\rho_{液}g}$就越大，因此改进措施为U形管内换用密度更小的液体。
【答案】
(1) 薄；不属于；液面到橡皮膜
(2) 第②次大
(3) 深度；U形管内换用密度更小的液体
【知识点】
液体压强的特点；连通器原理；转换法
【点评】
本题围绕探究液体压强的实验展开，考查压强计的结构与原理、液体压强的影响因素，用到控制变量法和转换法，是初中物理的基础实验题，注重对实验原理和方法的理解。
【难度系数】
0.7
首先，第(1)问需结合压强计的结构特点、连通器的定义分析：压强计的橡皮膜需薄才能灵敏感知压强；连通器要求上端开口、底部连通，压强计U形管一端封闭，故不属于连通器；U形管液面差转换的是探头处（液面到橡皮膜）的液体压强。第(2)问，②③均在水中，③探头深度更大，压强更大，橡皮膜形变更大，探头排开水体积更小，根据浮力等于上下表面压力差，可知第②次压力差更大。第(3)问，③④控制深度相同，改变液体密度，得出压强与密度的关系；要增大U形管液面差，根据p=ρgh，换用密度更小的U形管内液体，相同压强下高度差更大。
【解析】
(1) 压强计的探头由空金属盒蒙上较薄的橡皮膜构成，薄橡皮膜受压强时形变更明显，便于观察；连通器的定义是上端开口、底部互相连通的容器，压强计的U形管一端与探头相连，并非两端都开口，因此不属于连通器；当探头放入液体中，U形管左右两侧液面的高度差反映了液面到橡皮膜之间液体对橡皮膜的压强大小，利用了转换法。
(2) ②③两次实验中，液体均为水，③中探头的深度更大，根据液体压强公式$p=\rho gh$，③处的压强更大，橡皮膜形变程度更大，探头被压缩得更厉害，排开水的体积更小；探头上、下表面受到水的压力差等于探头受到的浮力（$F_{浮}=F_{向上}-F_{向下}$），根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$，②中$V_{排}$更大，所以第②次的压力差更大。
(3) ③④两次实验，探头的深度相同，液体密度不同（水和盐水），U形管液面高度差不同，表明在深度相同时，液体的密度越大，液体内部压强越大；根据$p=\rho gh$，当压强一定时，U形管内液体的密度越小，液面高度差$h=\frac{p}{\rho_{液}g}$就越大，因此改进措施为U形管内换用密度更小的液体。
【答案】
(1) 薄；不属于；液面到橡皮膜
(2) 第②次大
(3) 深度；U形管内换用密度更小的液体
【知识点】
液体压强的特点；连通器原理；转换法
【点评】
本题围绕探究液体压强的实验展开，考查压强计的结构与原理、液体压强的影响因素，用到控制变量法和转换法，是初中物理的基础实验题，注重对实验原理和方法的理解。
【难度系数】
0.7
23. (7分)科学小组用如图所示实验装置进行“再探动滑轮”实验。动滑轮的质量为100 g,改变钩码重力,多次实验,测得的数据如表所示。(g取10 N/kg)
|次数|钩码重力G/N|①|弹簧测力计示数F/N|绳自由端移动的距离s/m|有用功$W_{有}/J$|总功$W_{总}/J$|机械效率$\eta/\%$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|1.0|0.40|1.1|
0.80|0.4|0.88|45.5|
|2|1.5|0.40|1.4|0.80|0.6|1.12|53.5|
|3|2.5|0.40|2.0|0.80|1.0|1.60|②|
·61·
(1)实验中,用图示的动滑轮提升重物,应竖直向上
(2)甲同学根据表格数据可以得出,同一动滑轮,钩码重力逐渐增大,动滑轮的机械效率
(3)第1次实验中,克服动滑轮重力做的功$W_{轮}$为
|次数|钩码重力G/N|①|弹簧测力计示数F/N|绳自由端移动的距离s/m|有用功$W_{有}/J$|总功$W_{总}/J$|机械效率$\eta/\%$|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|1.0|0.40|1.1|
0.80|0.4|0.88|45.5||2|1.5|0.40|1.4|0.80|0.6|1.12|53.5|
|3|2.5|0.40|2.0|0.80|1.0|1.60|②|
·61·
(1)实验中,用图示的动滑轮提升重物,应竖直向上
匀速
拉动弹簧测力计,请把表格中未完成的空格补充完整①钩码被提升的高度h/m
、②62.5
。(2)甲同学根据表格数据可以得出,同一动滑轮,钩码重力逐渐增大,动滑轮的机械效率
增大
(选填“增大”“减小”或“不变”)。(3)第1次实验中,克服动滑轮重力做的功$W_{轮}$为
0.40
J,分析表格中的数据得出:总功总是大于有用功$W_{有}$与克服动滑轮重力的功$W_{轮}$之和,即:$W_{总}＞W_{有}+W_{轮}$,因此他猜测还有绳重、各种摩擦
因素影响机械效率(答一种因素即可)。进一步研究数据发现,钩码重力越大,总功$W_{总}$与有用功$W_{有}$和克服动滑轮重力的功$W_{轮}$的差值$\Delta W$越大
(选填“越大”“越小”或“不变”)。答案
23. (1)匀速 钩码被提升的高度$h/\mathrm{m}$ 62.5 (2)增大
(3)0.40 绳重、各种摩擦 越大
【点拨】本题考查动滑轮的机械效率的计算,包括如何正确使用弹簧测力计、计算机械效率、分析机械效率与钩码重力的关系以及额外功的来源。
【解析】(1)实验中,用图示的滑轮组提升重物,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计;表格中空格①是钩码被提升的高度$h/\mathrm{m}$;第3次实验的机械效率为:$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%=\frac{1\ \mathrm{J}}{1.6\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$;
(2)由表格数据分析知,同一滑轮组,所提升的重物的重力增加时,其机械效率也增加,故可得:同一滑轮组,钩码重力逐渐增大,动滑轮的机械效率增大;
(3)第1次实验中,克服动滑轮重力做的功:$W_{轮}=G_{轮}\ h=m_{轮}\ gh=0.1\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}× 0.40\ \mathrm{m}=0.40\ \mathrm{J}$;实验中,额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和,即绳重、各种摩擦也会影响机械效率;由表格数据分析知,每组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值为$\Delta W=W_{总}-W_{有}-W_{轮}$,三次实验中提升动滑轮的高度相同,则克服动滑轮重力做功相同,均为$W_{轮}=0.4\ \mathrm{J}$,比较1、2、3次实验$\Delta W_1=W_{总1}-W_{有1}-W_{轮}=0.88\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.08\ \mathrm{J}$,$\Delta W_2=W_{总2}-W_{有2}-W_{轮}=1.12\ \mathrm{J}-0.6\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.12\ \mathrm{J}$,$\Delta W_3=W_{总3}-W_{有3}-W_{轮}=1.60\ \mathrm{J}-1.0\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$,故钩码的重力越大,差值$\Delta W$越大。
(3)0.40 绳重、各种摩擦 越大
【点拨】本题考查动滑轮的机械效率的计算,包括如何正确使用弹簧测力计、计算机械效率、分析机械效率与钩码重力的关系以及额外功的来源。
【解析】(1)实验中,用图示的滑轮组提升重物,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计;表格中空格①是钩码被提升的高度$h/\mathrm{m}$;第3次实验的机械效率为:$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}× 100\%=\frac{1\ \mathrm{J}}{1.6\ \mathrm{J}}× 100\%=62.5\%$;
(2)由表格数据分析知,同一滑轮组,所提升的重物的重力增加时,其机械效率也增加,故可得:同一滑轮组,钩码重力逐渐增大,动滑轮的机械效率增大;
(3)第1次实验中,克服动滑轮重力做的功:$W_{轮}=G_{轮}\ h=m_{轮}\ gh=0.1\ \mathrm{kg}× 10\ \mathrm{N/kg}× 0.40\ \mathrm{m}=0.40\ \mathrm{J}$;实验中,额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和,即绳重、各种摩擦也会影响机械效率;由表格数据分析知,每组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值为$\Delta W=W_{总}-W_{有}-W_{轮}$,三次实验中提升动滑轮的高度相同,则克服动滑轮重力做功相同,均为$W_{轮}=0.4\ \mathrm{J}$,比较1、2、3次实验$\Delta W_1=W_{总1}-W_{有1}-W_{轮}=0.88\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.08\ \mathrm{J}$,$\Delta W_2=W_{总2}-W_{有2}-W_{轮}=1.12\ \mathrm{J}-0.6\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.12\ \mathrm{J}$,$\Delta W_3=W_{总3}-W_{有3}-W_{轮}=1.60\ \mathrm{J}-1.0\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$,故钩码的重力越大,差值$\Delta W$越大。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合动滑轮的特点、机械效率的计算及实验分析思路：1. 实验时匀速拉动弹簧测力计，保证拉力稳定，示数准确；2. 动滑轮中绳自由端移动距离s与钩码提升高度h满足s=2h，表格中s=0.80m，据此确定①的物理量；3. 利用机械效率公式计算第3次实验的机械效率；4. 分析表格中钩码重力与机械效率的变化关系；5. 计算克服动滑轮重力的功，明确额外功的来源；6. 通过计算ΔW的大小变化，得出钩码重力对差值的影响。
【解析】
(1) 实验中，需竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力大小稳定，示数准确；动滑轮的绳自由端移动距离s与钩码提升高度h的关系为s=2h，表格中s=0.80m，故①为钩码被提升的高度h/m；第3次实验的机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1.0\ \mathrm{J}}{1.60\ \mathrm{J}}×100\%=62.5\%$，即②为62.5。
(2) 由表格数据可知，同一动滑轮，钩码重力从1.0N增大到2.5N时，机械效率从45.5%增大到62.5%，故钩码重力逐渐增大，动滑轮的机械效率增大。
(3) 动滑轮的重力$G_{轮}=m_{轮}g=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$，第1次实验中$h=0.40\ \mathrm{m}$，克服动滑轮重力做的功$W_{轮}=G_{轮}h=1\ \mathrm{N}×0.40\ \mathrm{m}=0.40\ \mathrm{J}$；总功大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，说明额外功还有绳重、各种摩擦等因素；计算$\Delta W=W_{总}-W_{有}-W_{轮}$，第1次$\Delta W=0.88\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.08\ \mathrm{J}$，第2次$\Delta W=1.12\ \mathrm{J}-0.6\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.12\ \mathrm{J}$，第3次$\Delta W=1.60\ \mathrm{J}-1.0\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$，故钩码重力越大，$\Delta W$越大。
【答案】
(1) 匀速；钩码被提升的高度h/m；62.5 (2) 增大 (3) 0.40；绳重、各种摩擦；越大
【知识点】
动滑轮机械效率、功的计算、机械效率
【点评】
本题围绕“再探动滑轮”实验，考查实验操作要点、机械效率计算、数据分析及额外功的来源，需掌握动滑轮的特点和机械效率公式，是初中物理力学的常规实验题，注重对实验过程和数据的分析能力。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合动滑轮的特点、机械效率的计算及实验分析思路：1. 实验时匀速拉动弹簧测力计，保证拉力稳定，示数准确；2. 动滑轮中绳自由端移动距离s与钩码提升高度h满足s=2h，表格中s=0.80m，据此确定①的物理量；3. 利用机械效率公式计算第3次实验的机械效率；4. 分析表格中钩码重力与机械效率的变化关系；5. 计算克服动滑轮重力的功，明确额外功的来源；6. 通过计算ΔW的大小变化，得出钩码重力对差值的影响。
【解析】
(1) 实验中，需竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时拉力大小稳定，示数准确；动滑轮的绳自由端移动距离s与钩码提升高度h的关系为s=2h，表格中s=0.80m，故①为钩码被提升的高度h/m；第3次实验的机械效率：$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}×100\%=\frac{1.0\ \mathrm{J}}{1.60\ \mathrm{J}}×100\%=62.5\%$，即②为62.5。
(2) 由表格数据可知，同一动滑轮，钩码重力从1.0N增大到2.5N时，机械效率从45.5%增大到62.5%，故钩码重力逐渐增大，动滑轮的机械效率增大。
(3) 动滑轮的重力$G_{轮}=m_{轮}g=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$，第1次实验中$h=0.40\ \mathrm{m}$，克服动滑轮重力做的功$W_{轮}=G_{轮}h=1\ \mathrm{N}×0.40\ \mathrm{m}=0.40\ \mathrm{J}$；总功大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，说明额外功还有绳重、各种摩擦等因素；计算$\Delta W=W_{总}-W_{有}-W_{轮}$，第1次$\Delta W=0.88\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.08\ \mathrm{J}$，第2次$\Delta W=1.12\ \mathrm{J}-0.6\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.12\ \mathrm{J}$，第3次$\Delta W=1.60\ \mathrm{J}-1.0\ \mathrm{J}-0.4\ \mathrm{J}=0.2\ \mathrm{J}$，故钩码重力越大，$\Delta W$越大。
【答案】
(1) 匀速；钩码被提升的高度h/m；62.5 (2) 增大 (3) 0.40；绳重、各种摩擦；越大
【知识点】
动滑轮机械效率、功的计算、机械效率
【点评】
本题围绕“再探动滑轮”实验，考查实验操作要点、机械效率计算、数据分析及额外功的来源，需掌握动滑轮的特点和机械效率公式，是初中物理力学的常规实验题，注重对实验过程和数据的分析能力。
【难度系数】
0.5
