初中物理滑轮（组）机械效率的测量实验试题

小明实验小组做“测量滑轮组的机械效率”的实验，实验装置如图甲、乙所示。

（1）按照甲图装置实验，小明应竖直向上　　拉动弹簧测力计，使钩码从 $A$处升高到 $A\text{'}$处。由图可知拉力为　　 $N$，钩码上升的高度为　　 $\mathit{cm}$。

（2）小明实验小组又用图乙的实验装置进行实验，实验数据记录在表中。

实验次数	钩码重力 $G/N$	钩码上升高度 $h/m$	拉力 $F/N$	绳端移动的距离 $s/m$	机械效率 $\eta$
1	2.0	0.02		0.04	$83\%$
2	4.0	0.03	2.2	0.06

①根据表格中的数据，请在图乙中画出实验时绳子的绕法（要求向下拉绳子的自由端使钩码升高）。

②由表格数据可知，第一次实验时的拉力是　　 $N$（结果精确到 $0.1N)$；第二次实验时滑轮组的机械效率是　　（结果精确到 $1\%)$。

③由两次实验可知，用同一滑轮组提升重物时，物体越重，滑轮组的机械效率越　　（选填“高”或“低” $)$。

在“探究滑轮组的机械效率”时，小明利用两组滑轮组进行了5次测量，用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前4组数据，换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第5组数据，测得数据如表：

实验次数	动滑轮重G动/N	物重G/N	钩码上升高度h/m	动力F/N	绳端移动距离s/m	滑轮组的机械效率η/%
1	0.5	1	0.1	0.7	0.3	47.6
2	0.5	1	0.2	0.7	0.6	47.6
3	0.5	2	0.1	1.1	0.3	60.6
4	0.5	4	0.1	2	0.3	①
5	1	4	0.1	②	0.3	55.6

（1）实验中应沿      方向      拉动弹簧测力计，使钩码缓缓上升．
（2）表格中变化①处数据应为      ；根据图中弹簧测力计可知编号②数据应为      N．

（3）由表中第1、2组数据可知，同一滑轮组的机械效率与      无关．
（4）比较第1、3次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组，重物越重，机械效率      （选填“越高”、“不变”或“越低”）．
（5）比较第      次实验数据可得出结论：使用不同的滑轮组提升相同的重物时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低．
（6）分析表格中第2组数据可知，此时滑轮组克服绳重及摩擦做的那部分额外功为      J．

如图为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重为 $6N$。

（1）实验时应竖直向上　   拉动弹簧测力计，测得拉力大小为 $2.5N$。

（2）若钩码上升的高度为 $10\mathit{cm}$，该滑轮组的机械效率为　　。

（3）若仅增加钩码的质量，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“增大”、“减小”或“不变” $)$。

某学习小组想通过实验来探究“影响滑轮组的机械效率的因素”．他们作出如下猜想：
甲：滑轮组的机械效率与绳子的绕法有关
乙：滑轮组的机械效率与提起物重有关
丙：滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关
接着他们设计了如图所示的实验，（其中①②③中使用的动滑轮重力为G₁，④中使用的动滑轮重力为G₂，G₁≠G₂，且不考虑绳重和摩擦），关于他们的实验过程，下列说法中不正确的是（ ）

A．根据①、②两次实验可探究猜想甲

B．根据②、③两次实验可探究猜想乙

C．根据①、④两次实验可探究猜想丙

D．为使实验结论更可靠，还应注意每探究一种情况，都需进行多次实验

在探究“影响滑轮组机械效率高低的因素“时，同学们提出了下列猜想

（1）滑轮组机械效率高低可能与动滑轮重力有关；

（2）滑轮组机械效率高低可能与被提升的物重有关；

（3）滑轮组机械效率高低可能与物体提升高度有关；

（4）滑轮组机械效率高低可能与承重绳子股数有关。

小明同学设计了如图所示的两个滑轮组，进行对比实验来验证提出的猜想，则该实验

验证的猜想是 $($　　 $)$

A．（1）B．（2）C．（3）D．（4）

在测定滑轮组的机械效率的实验中，朱钢同学手拉弹簧测力计使钩码向上缓缓做　　　　　　　　　　　　　　　　运动，并将一组实验数据填入下表，请你完成实验表格。

拉力 F(N)	钩码重 G（N）	测力计线端提升 的距离s（m）	钩码上升的 高度h（m）	有用功 W有（J）	总功 W总（J）	机械效率 η
0.34	0.98	0.4	0.1

仍用同一滑轮组，增加悬挂的钩码数，则滑轮组的机械效率将　　　　　（“增大”、“不变”、“减小”）。（题型二）

小马和小李设计了如图甲、乙所示两种滑轮组来提升同一重物，在讨论滑轮组机械效率时两人产生了分歧，小马认为："甲滑轮组的动滑轮个数少，机械效率高"；小李却认为："乙滑轮组更省力，机械效率高"。两人谁也说服不了谁，于是决定进行实验来验证自己的猜想是否正确。

物理量滑轮组	装置甲	装置乙
钩码重 $\mathit{G}\mathbf{/}\mathit{N}$	4	4
钩码上升高度 $\mathit{h}\mathbf{/}\mathit{m}$	0.1	0.1
绳端拉力 $\mathit{F}\mathbf{/}\mathit{N}$	1.6	1.4
绳端移动距离 $\mathit{s}\mathbf{/}\mathit{m}$	0.3	0.4
机械效率 $\mathit{\eta }$		$\mathbf{71}\mathbf{.}\mathbf{4}\mathbf{\%}$

（所用每个滑轮的重相同，绳重和摩擦忽略不计），他们在实验中得到的数据如下表所示：

（1）根据所测数据，请计算一个动滑轮的重力是 　　 $\mathit{N}$ ，甲滑轮组的机械效率是 　　；

（2）由计结果可以确定 　　的说法是正确的，这个实验说明了影响滑轮组机械效率的因素是 　　，由此可知，可采用 　　的方法来提高滑轮组的机械效率。

（3）随后小马又设计了一个方案，如图丙所示，你认为和图甲装置对比，在提升同一重物时，装置丙的机械效率 　　（选填"大于""等于"或"小于"）装置甲的机械效率。

如图15-2-4，在“测定滑轮组的机械效率”的实验中，如果没有刻度尺，对于如图15-2-4所示的滑轮组，只要用弹簧测力计测出钩码受到的重力Ｇ，然后____________拉动弹簧测力计使重物升高，读出拉力Ｆ的值就可以算出η＝____________。

图15-2-4

有人说，同一机械的机械效率是不变的。小华设计了“探究滑轮组机械效率与所提升重物质量的关系”实验，来检验此说法是否正确。

（1）用笔画线代替绳子，在图甲中画出最省力的绳子绕法。

（2）如图乙所示，小华在实验中保持滑轮组不变，改变重物的质量，通过弹簧测力计匀速拉动绳子使重物缓缓上升，测得数据如下表 $(g$取 $10N/\mathit{kg}):$

序号	重物质量 $/\mathit{kg}$	重物上升距离 $/\mathit{cm}$	弹簧测力计示数 $/N$	绳端移动距离 $/\mathit{cm}$	机械效率
1	0.1	10	1.1	20	$45.5\%$
2	0.2	10	1.6	20	$---$
3	0.3	10	2.1	20	$71.4\%$

第2次实验中的机械效率是　　；根据表中数据可以得到，滑轮组的机械效率随所提升重物质量的增大而　　。

小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。

（1）实验时，小明　　竖直向上拉动弹簧测力计，使钩码升高，弹簧测力计读数为 $0.5N$；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为 $10\mathit{cm}$，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表：

钩码重 $G/N$	弹簧测力计提升的高度 $x/m$	有用功 $W_{有}/J$	总功 $W_{总}/J$	机械效率 $\eta$
1	0.2	0.1	0.1	$100\%$

（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为 $100\%$，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因：　　。

（3）该滑轮组的机械效率实际为　　（精确到 $0.1\%)$。

（4）在实验中，若将钩码的重增加到 $6N$，则该滑轮组的机械效率将　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$。

某小组同学测量滑轮组的机械效率。实验步骤有：

$\left(i\right)$按照如图所示安装滑轮组，测钩码重力 $G$并记钩码和绳端的位置；

$\left(\mathit{ii}\right)$用弹簧测力计缓慢拉动绳端，使钩码上升，读出拉力 $F$的值，并测出钩码上升的高度 $h$和绳端移动的距离 $s$；

$\left(\mathit{iii}\right)$记录实验数据填入表格中（表格略）；

$\left(\mathit{iv}\right)$多次改变钩码的数量，重复上述实验；

$\left(v\right)$用动滑轮质量不同的两个滑轮组吊相同的钩码，分别测机械效率；

$\left(\mathit{vi}\right)$分析测量结果，讨论影响机械效率的因素

回答以下问题：

（1）除了如图所示器材和弹簧测力计外，还需要的器材是　　。

（2）滑轮组机械效率的计算公式是 $\eta =$　　（用直接测得的物理量符号表示）。

（3）关于影响滑轮组机械效率的因素，该小组同学讨论后得到以下认识，你认为正确的有　　（填序号，可能不止一项正确）。

$A$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越小

$B$．在相同情况下，摩擦越大，机械效率越大

$C$．忽略摩擦，定滑轮质量相同，则机械效率相同

$D$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，则机械效率相同

$E$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越大

$F$．忽略摩擦，动滑轮质量相同，所吊重物质量越大，则机械效率越小

在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。

（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。

实验 次数	滑轮 材质	钩码重 $G/N$	提升的高 度 $h/m$	有用功 $W_{\mathit{有用}}/J$	拉力 $F/N$	绳端移动 的距离 $s/m$	总功 $W_{总}/J$	机械效率。 $\eta$
1	铝	1	0.1	0.1	0.6	0.3	0.18	$56\%$
2	铝	2	0.1	0.2	1.0	0.3	0.3	$67\%$
3	铝	2	0.2	0.4	1.0	0.6	0.6	$67\%$
4	塑料	2	0.2	0.4	0.8	0.6	0.48	$83\%$
5	塑料	2	0.2	0.4	2.1	0.2	0.42	$95\%$

①比较1和2两次实验发现：在所用滑轮组一定时，提升的钩码　         　，机械效率越高。

②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与　        　有关。

③比较　       　两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。

④第5次实验室利用了图　         　的装置完成的，判断依据是　          　。

⑤利用图甲的装置，把重 $6N$的物体用 $2.5N$的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为　      　。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。

（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用　      　的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。

（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功：进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都　　       。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是　　        。

$A$、焦耳定律

$B$、牛顿第一定律

$C$、阿基米德原理

$D$、欧姆定律

物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量：滑轮组下方所挂重物重力为 $G$，重物被匀速提升的高度为 $H$，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为 $F$，该自由端移动的距离为 $h$；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。

实验次数	1	2	3
$G/N$	5.0	8.0	11.0
$F/N$	2.0	3.0	4.1
$H/\mathit{cm}$	10.0	15.0	20.0
$h/\mathit{cm}$	30.1	45.1	60.2

假设你是乙组成员请判断：动滑轮实际被使用的个数是　　（选填“一个”或“两个” $)$；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为　　（选填“ $1N$”、“ $2N$”或“ $3N$” $)$；当提升重物重力为 $G=4.0N$时，该滑轮组的机械效率最接近　　（选填“ $80\%$”、“ $33\%$”或“ $25\%$” $)$；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因：　　。

用如图所示的滑轮组提升重物时（忽略绳重及摩擦），下列做法能提高滑轮组机械效率的有（　　）

A．增加物体被提升的高度

B．减轻动滑轮的重力

C．改变绕法，增加承担重物的绳子的段数

D．增加物体的重力

（2014·安顺）某实验小组探究影响滑轮组机械效率的因素的实验装置如图所示，实验数据如下表．若不计摩擦，比较1和2两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与             有关；比较1和3两次的实验数据，可以看出滑轮组的机械效率与       有关．

次数 物理量	1	2	3
钩码重G/N	4	4	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1
绳端拉力F/N	1.8	1.4	2.4
绳端移动距离s/m	0.3	0.5	0.3
机械效率η	74%	57%	83%