1、六、测滑轮组的机械效率知能演练提升ZHINENG YANLIAN TISHENG能力提升1.甲的机械效率为 80%,乙的机械效率为 75%,则下面说法正确的是( )A.甲做的功多B.乙做的功多C.甲做的有用功多D.无法比较做功多少2.下面列出了四个影响滑轮组机械效率的主要因素: 动滑轮重; 定滑轮重; 所提升的钩码重; 轮和轴之间的摩擦,其中正确的是( )A.只有 和 B.只有 和 C.只有 D.都是3.(2017湖南益阳中考)如图所示,用完全相同的四个滑轮和两根相同的细绳组成甲、乙两个滑轮组,在各自的自由端施加大小分别为 F1和 F2的拉力,将相同的重物缓慢提升相同的高度(不计绳重和一切摩擦
2、)。下列说法正确的是( )A.拉力 F1小于拉力 F2B.甲、乙两滑轮组的机械效率相同C.甲、乙两滑轮组中的动滑轮都是费力机械D.甲、乙两滑轮组中绳子自由端移动的距离相等4.(2017重庆中考)工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为 800 N的物体缓慢匀速竖直提升 3 m,人对绳端的拉力 F为 500 N,不计绳重和摩擦,则( )A.绳子自由端移动的距离为 9 mB.动滑轮的重力为 200 NC.人通过滑轮组做的有用功为 1 500 JD.滑轮组的机械效率为 53.3%5.如图所示,在测滑轮组机械效率的实验中,若物体重 6.0 N。(1)实验时应沿竖直方向 拉动弹簧测力计。若物体上升高度为 10
3、 cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则滑轮组的机械效率是 。 (2)若仅增加物体的重力(不计摩擦),该滑轮组的机械效率将 。 6.在探究影响滑轮组机械效率的因素实验中,某同学用如图所示的同一滑轮组分别做了三次实验,实验数据记录如下:实验次数 钩码重 /N 钩码上升的距离 /cm 弹簧测力计的读数 /N 弹簧测力计上升的距离 /cm 机械效率1 2 8 0.8 24 83.3%2 4 5 1.5 153 6 10 90.9%(1)在表中空格处填入适当的数据(机械效率用百分数表示,保留一位小数)。(2)在实验操作中应竖直向上 拉动弹簧测力计。 (3)从实验数据分析得出:使用同一滑轮组, 可以提高
4、滑轮组的机械效率。 (4)滑轮组的机械效率可能还与其他因素有关,请你作出恰当的猜想:滑轮组的机械效率与 有关(写出一种影响因素即可)。 7.某同学选择如下器材做测定滑轮组的机械效率的实验: 弹簧测力计 重物 铁架台 定滑轮、动滑轮各一个 一根足够长的细绳(1)他所选的器材缺少了 。 (2)补足器材后,该同学进行如下实验操作:A.将滑轮组安装在铁架台上,在滑轮组下方挂好重物,将细绳的一端系住弹簧测力计。B.记下重物和弹簧测力计的起始位置。C.向上提起弹簧测力计,记下弹簧测力计的读数。D.测量出重物提升的高度和弹簧测力计移动的距离。E.将有关数据填入表格中,并进行必要的计算。上述步骤中,有一项需要
5、做重要补正,该项补正的内容是 。 (3)补正后,该同学按正确的操作方法完成了实验,并记录了如下实验数据,请帮助他完成下表:滑轮组组成 重物重 G/N 重物升高高度h/m 弹簧测力计示数 F/N 绳子自由端移动距离 s/m 机械效率 2.1 0.1 1.0 0.3一定滑轮一动滑轮 4 0.2 1.6 0.6(4)根据该同学以上的实验过程,将滑轮组的组装情况在图上画出。(5)如果将重 3 N的重物用同一滑轮组提升,根据题中已有的信息可以判断这时滑轮组的机械效率在 范围内。 8.小雪和小红在测滑轮组机械效率的实验中,一起组装好图甲所示的实验装置,她们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。(1)小红 向上
6、匀速拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为 0.5 N;同时小雪用刻度尺测出钩码提升的高度为 0.1 m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如下表:钩码重 /N 弹簧测力计提升高度 /m 有用功 /J 总功 /J 机械效率2 0.4 0.2 0.2 100%(2)小雪和小红测得滑轮组机械效率为 100%,她们意识到出现了错误,请你帮助她们找出原因: 。 (3)该滑轮组的机械效率实际为 。 (4)若提升的钩码增加到 6 N,则该滑轮组的机械效率将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。 (5)有同学想进一步探究滑轮组的机械效率是否与滑轮组中细绳的绕法有关。根据探究目的,他们
7、先通过实验测算出如图乙所示的滑轮组的机械效率,请你在图丙中画出下一步实验所需的组装图。9.小文同学在测定滑轮组机械效率的实验中,用如图所示的装置匀速吊起钩码,并记录了如下实验数据:钩码重 G1/N 动滑轮重 G2/N 测力计拉力 F/N 钩码提升高度 h/m 测力计移动距离 s/m4 0.4 1.6 0.1 0.3根据实验数据,小文同学计算机械效率的过程如下:有用功 W 有用 =(G1+G2)h=(4+0.4) N0.1 m=0.44 J,总功 W 总 =Fs=1.6 N0.3 m=0.48 J,机械效率 =91 .7%。答:当匀速吊起 4 N重的钩码时,该滑轮组的机械效率约为 91.7%。小
8、文同学的计算过程是否正确?如有错误,请写出错误之处并对滑轮组的机械效率作出正确的解答。10.在建筑工地上,要用滑轮组将重 2 400 N的砖拉到楼顶。已知绳子能承受的最大拉力为 1 000 N,动滑轮总重 300 N,那么此滑轮组的机械效率是多少?我们应选用几个动滑轮和几个定滑轮(要求最少),不限定用力方向。(摩擦不计)探究创新11.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,第 1、2、3 次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。次数钩码重G/N钩码上升高度h/m有用功W 有 /J测力计拉力F/N测力计移动距离 s/m总功W 总 /J机械效率 1 2 0.1 0.2 0.9 0.
9、3 0.27 74.1%2 4 0.1 0.4 1.6 0.3 0.48 83.3%3 4 0.1 1.1 0.5 0.55(1)比较第 1次实验和第 2次实验,可得出结论:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越 。 (2)第 3次实验中所做的有用功是 J,机械效率是 。 (3)第 3次实验中动滑轮个数比第 2次实验多,动滑轮的重力增大,对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”或“减小”),因而,由第 2、3 次实验可知:滑轮组的机械效率与动滑轮的重力大小有关。 (4)综合上述结论,提高机械效率的方法有:增大有用功、 (选填“增大”或“减小”)额外功。 知能演练提升1.D 2.C3.
10、B 不计绳重及摩擦,因为拉力 F=(G 物 +G 动 ),n1=2,n2=3,所以绳端的拉力 F1=(G 物 +G 动 ),F2=(G物 +G 动 ),所以 F1F2,故 A错误。因为动滑轮重相同,提升的物体重和高度相同, W 额 =G 动 h,W 有 =G 物 h,所以利用滑轮组做的有用功相同、额外功相同,则总功相同;因为 =,所以两滑轮组的机械效率相同,故 B正确。使用动滑轮能够省力,动滑轮为省力机械,故 C错误。因为绳子自由端移动的距离s=nh,n1=2,n2=3,提升物体的高度 h相同,所以 s1=2h,s2=3h,则 s1 s2,故 D错误。4.B 绳子自由端移动的距离为 s=nh=
11、23 m=6 m,故 A错误;所做有用功为 W 有 =Gh=800 N3 m=2 400 J,故 C错误;所做总功为 W 总 =Fs=500 N6 m=3 000 J,滑轮组的机械效率为 =80%,故 D错误;额外功为 W 额 =W 总 -W 有 =3 000 J-2 400 J=600 J,由 W 额 =G 动 h可得,动滑轮的重力 G 动 =200 N,故B正确。5.解析 (1)实验时沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。有用功 W 有 =Gh=6.0 N0.1 m=0.6 J,弹簧测力计的示数为 2.4 N,绳端移动的距离 s=3h=30.1 m=0.3 m,总功 W 总 =Fs=2.4 N0.
12、3 m=0.72 J,机械效率 =83 .3%。(2)若仅增加物体的重力(不计摩擦),有用功增大,额外功不变,故该滑轮组的机械效率将增大。答案 (1)匀速 83.3% (2)增大6.解析 (1)由题图可知,滑轮组有三股绳子承担物重,绳子自由端移动的距离是重物上升距离的三倍,计算效率的公式为 =。(2)只有匀速拉动弹簧测力计,动滑轮和重物才能处于平衡状态。(3)从实验数据分析,使用同一滑轮组,所挂重物越重,机械效率越高。(4)滑轮组的机械效率的高低,除跟物重有关以外,还可能跟动滑轮重、绳重、摩擦等因素有关。答案 (1)实验 2中填 88.9% 实验 3中填 2.2 30 (2)匀速 (3)增加物
13、重 (4)动滑轮重、绳与滑轮的摩擦等7.解析 由 =知,要测量滑轮组的机械效率,需测量出用来计算有用功和总功的物理量,钩码所受重力为 G,钩码上升高度为 h,加在绳端的拉力为 F,绳端移动的距离为 s。因此,测量工具应有刻度尺,并且弹簧测力计应匀速竖直向上拉动。 =70%,第 2次实验测得滑轮组的机械效率 2=83 .3%。承担物重的绳子股数 n=3,绳子起点应在动滑轮上。因为对于同一滑轮组,被提升重物越重,机械效率越高,2 N 3 N4 N,所以 70% 83.3%。答案 (1)刻度尺 (2)C项内容中应为“匀速竖直向上提起弹簧测力计” (3)70% 83.3% (4)如图所示。 (5)70
14、%83.3%8.解析 (1)使用弹簧测力计拉绳时,弹簧测力计一定要沿竖直方向匀速向上拉,这样弹簧测力计的示数较稳定、易读数。(2)由题图甲可以看出承担物重的绳子为 5段,而已知钩码被提升高度测量准确,由 s=nh得s=0.5 m,所以弹簧测力计提升高度这一数据在表中填写有误,由此导致总功算错。(3)该滑轮组的机械效率可由 =求得, =80%。(4)该滑轮组的机械效率随重物重力的增大而变大。(5)看机械效率是否与绳的绕法有关,应用控制变量法进行实验论证,只改变绳子绕法,钩码数应保持不变。答案 (1)竖直 (2)弹簧测力计提升高度数据有误(3)80% (4)变大 (5)如图所示。9.解析 在本实验
15、中,克服钩码重力所做的功是有用功,即 W 有用 =G1h=4 N0.1 m=0.4 J。答案 有用功计算错误。有用功 W 有用 =G1h=4 N0.1 m=0.4 J,总功 W 总 =Fs=1.6 N0.3 m=0.48 J,机械效率 =83 .3%。 10.解析 首先根据物重和动滑轮总重判断需几股绳子承重,然后再计算出动滑轮、定滑轮个数,最后可计算出机械效率来。设楼高为 h,砖和动滑轮总重 G 总 =G 砖 +G 动 =2 400 N+300 N=2 700 N,而每股绳子最大承重为 1 000 N,故所用绳子股数为 n=2.73,故应用 3股绳子承担物重,机械效率 =88 .9%。3 股绳子承重,故应至少选用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。答案 88 .9% 至少选用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组。11.解析 (1)通过实验数据可知,第 2次的机械效率高。(2)利用滑轮组提升重物时,对重物做的功为有用功,拉力做的功为总功。(3)对于额外功来说,动滑轮越重,相同条件下额外功越多。(4)综合本题实验结论可知,增大有用功或者减小额外功可以提高机械效率。答案 (1)高 (2)0.4 72.7% (3)增大 (4)减小
