《2025年海淀单元测试AB卷九年级物理全一册沪粤版》

22.（14分）某同学用如图所示的实验装置测量滑轮组的机械效率，相关数据记录在下表中.



（1）实验中，使用滑轮组提升重物时，应竖直向上________拉动弹簧测力计.
（2）第2次实验中，2 s内钩码上升的高度为0.1 m，则它运动的速度为________ m/s.
（3）第3次实验中，绳端移动的距离为________ m，滑轮组的机械效率为________.
（4）分析比较第1、2两次实验的数据，有用功W₁有用________W₂有用，滑轮组的机械效率η₁________η₂（前两空均选填“＞”“=”或“＜”）. 由此可知，可采用____________________的方法来提高滑轮组的机械效率.

答案：
(1)匀速
(2)0.05
(3)0.45 80%
(4)＜ ＜ 增加物重 [解析]
(1)实验中应该竖直向上匀速拉动弹簧测力计，以保证弹簧测力计示数稳定.
(2)第2次实验中，钩码运动的速度v = $\frac{h_{2}}{t}$ = $\frac{0.1 m}{2 s}$ = 0.05 m/s.
(3)由图可知，滑轮组承重的绳子有效股数n = 3，第3次实验中，绳端移动的距离s₃ = nh₃ = 3×0.15 m = 0.45 m；滑轮组的机械效率η₃ = $\frac{W_{有用}}{W_{总}}$×100% = $\frac{G_{3}h_{3}}{F_{3}s_{3}}$×100% = $\frac{6 N×0.15 m}{2.5 N×0.45 m}$×100% = 80%.
(4)根据第1次和第2次实验的数据可知，有用功分别为W₍有用1₎ = G₁h₁ = 4 N×0.1 m = 0.4 J，W₍有用2₎ = G₂h₂ = 6 N×0.1 m = 0.6 J，所以W₍有用1₎＜W₍有用2₎；总功分别为W₍总1₎ = F₁s₁ = 1.8 N×0.3 m = 0.54 J，W₍总2₎ = F₂s₂ = 2.5 N×0.3 m = 0.75 J；机械效率分别为η₁ = $\frac{W_{有用1}}{W_{总1}}$×100% = $\frac{0.4 J}{0.54 J}$×100%≈74%，η₂ = $\frac{W_{有用2}}{W_{总2}}$×100% = $\frac{0.6 J}{0.75 J}$×100% = 80%. 两次所用滑轮组相同，但第2次实验的物重大于第1次实验的物重，机械效率也大于第1次实验的机械效率，所以可得：使用同一滑轮组，增加物重可以提高滑轮组的机械效率.

23.（6分）建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10 m高处. 小董设计安装了如图所示的装置. 装置中每个滑轮重100 N. 工人利用该装置每次匀速提升一块重900 N的建材，建材上升的速度是0.6 m/s，在施工过程中，求：

（1）若不计绳重和摩擦，该装置的有用功的功率和机械效率.
（2）若不计绳重，绳子自由端拉力为520 N时，每次提升克服摩擦所做的功.

答案： 解：
(1)该装置的有用功的功率P₍有用₎ = $\frac{W_{有用}}{t}$ = $\frac{Gh}{t}$ = Gv₍物₎ = 900 N×0.6 m/s = 540 W，因为不计绳重和摩擦，所以该装置的机械效率η = $\frac{W_{有用}}{W_{总}}$×100% = $\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}$×100% = $\frac{Gh}{Gh + G_{动}h}$×100% = $\frac{G}{G + G_{动}}$×100% = $\frac{900 N}{900 N + 100 N}$×100% = 90%.
(2)由图可知n = 2，绳子自由端移动的距离s = nh = 2×10 m = 20 m，则总功W₍总₎ = Fs = 520 N×20 m = 10 400 J，有用功W₍有用₎ = Gh = 900 N×10 m = 9 000 J，克服动滑轮重力做的额外功W₍动₎ = G₍动₎h = 100 N×10 m = 1 000 J，所以每次提升克服摩擦做功W₍f₎ = W₍总₎ - W₍有用₎ - W₍动₎ = 10 400 J - 9 000 J - 1 000 J = 400 J.