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3. (6分)小明在测量滑轮组机械效率的实验中,用同一滑轮组进行了3次实验,如图所示,实验数据记录如表.
(1)实验中提升钩码时,应沿竖直方向______拉动弹簧测力计.
(2)第2次实验中,滑轮组的机械效率为______.
(3)第3次实验中,弹簧测力计示数为______N.
(4)分析表中数据得出结论:同一滑轮组,______越大,滑轮组的机械效率越高.
(5)实验中很难做到匀速拉动,所以弹簧测力计的示数不稳定.于是同学们想在静止时测出拉力的大小,这样做会导致测得的机械效率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(1)实验中提升钩码时,应沿竖直方向______拉动弹簧测力计.
(2)第2次实验中,滑轮组的机械效率为______.
(3)第3次实验中,弹簧测力计示数为______N.
(4)分析表中数据得出结论:同一滑轮组,______越大,滑轮组的机械效率越高.
(5)实验中很难做到匀速拉动,所以弹簧测力计的示数不稳定.于是同学们想在静止时测出拉力的大小,这样做会导致测得的机械效率______(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
答案：
(1) 匀速
(2) 88.9%
(3) 2.2
(4) 提升物体的重力
(5) 偏大 解析:
(1) 实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,此时弹簧测力计示数即为拉力大小.
(2) 第 2 次实验中,滑轮组的机械效率 $\eta_{2}=\frac{W_{2有 用}}{W_{2总}} \times 100 \%=\frac{G_{2} h_{2}}{F_{2} s_{2}} \times 100 \%=\frac{4 \mathrm{~N} \times 0.1 \mathrm{~m}}{1.5 \mathrm{~N} \times 0.3 \mathrm{~m}} \times 100 \% \approx 88.9 \%$.
(3) 由图丙可知,第 3 次实验中,弹簧测力计示数为 2.2 N.
(4) 由表中数据可知,三组实验中钩码上升高度相同,第 3 组实验中钩码的重力最大,机械效率最高,故可得出结论:同一滑轮组,提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越高.
(5) 静止时测出拉力的大小,没有考虑拉动过程中机械间的摩擦力,则测得的拉力偏小,有用功不变,总功偏小,所以测得的机械效率偏大.
(1) 匀速
(2) 88.9%
(3) 2.2
(4) 提升物体的重力
(5) 偏大 解析:
(1) 实验时应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,此时弹簧测力计示数即为拉力大小.
(2) 第 2 次实验中,滑轮组的机械效率 $\eta_{2}=\frac{W_{2有 用}}{W_{2总}} \times 100 \%=\frac{G_{2} h_{2}}{F_{2} s_{2}} \times 100 \%=\frac{4 \mathrm{~N} \times 0.1 \mathrm{~m}}{1.5 \mathrm{~N} \times 0.3 \mathrm{~m}} \times 100 \% \approx 88.9 \%$.
(3) 由图丙可知,第 3 次实验中,弹簧测力计示数为 2.2 N.
(4) 由表中数据可知,三组实验中钩码上升高度相同,第 3 组实验中钩码的重力最大,机械效率最高,故可得出结论:同一滑轮组,提升物体的重力越大,滑轮组的机械效率越高.
(5) 静止时测出拉力的大小,没有考虑拉动过程中机械间的摩擦力,则测得的拉力偏小,有用功不变,总功偏小,所以测得的机械效率偏大.
4. (2025·江苏无锡期末·7分)实验课上,小华在探究“杠杆的平衡条件”.
(1)小华先把杠杆的中点支在支架上,杠杆静止时如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应向______调节平衡螺母.
(2)为了探究杠杆平衡的条件,按照如图乙进行探究,则在测量拉力前,首先应该对弹簧测力计______;已知每个钩码的重力是0.5N,杠杆平衡时,测力计竖直下拉时读数为______N;若将弹簧测力计施加的拉力从竖直方向改为沿a方向,其示数将会变______.
(3)小华利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量:
①将刻度尺平放在支座上,左右移动刻度尺,找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置,记下这个位置,它就是刻度尺的重心;
②将质量为M的物体挂在刻度尺左边某一位置,向______(选填“左”或“右”)移动刻度尺,直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡,如图丙,记录物体悬挂点到支座的距离$L_1$和刻度尺的重心到支座的距离$L_2;$
③计算出刻度尺的质量m= ______(用M、$L_1、$$L_2$表示).
(1)小华先把杠杆的中点支在支架上,杠杆静止时如图甲所示,为了使杠杆在水平位置平衡,应向______调节平衡螺母.
(2)为了探究杠杆平衡的条件,按照如图乙进行探究,则在测量拉力前,首先应该对弹簧测力计______;已知每个钩码的重力是0.5N,杠杆平衡时,测力计竖直下拉时读数为______N;若将弹簧测力计施加的拉力从竖直方向改为沿a方向,其示数将会变______.
(3)小华利用杠杆的平衡条件来测量刻度尺的质量:
①将刻度尺平放在支座上,左右移动刻度尺,找出能够使刻度尺在水平位置保持平衡的支点位置,记下这个位置,它就是刻度尺的重心;
②将质量为M的物体挂在刻度尺左边某一位置,向______(选填“左”或“右”)移动刻度尺,直到刻度尺能够在支座上重新保持水平平衡,如图丙,记录物体悬挂点到支座的距离$L_1$和刻度尺的重心到支座的距离$L_2;$
③计算出刻度尺的质量m= ______(用M、$L_1、$$L_2$表示).
答案：
(1) 右
(2) 调零 0.4 大
(3) 右 $\frac{L_{1}}{L_{2}} M$
解析:
(1) 由图甲可知,杠杆静止时右端上翘,要使杠杆在水平位置平衡,应向右调节平衡螺母.
(2) 在使用弹簧测力计前,应调节弹簧测力计指针在零刻度线处;设杠杆上每小格长度为 L,由杠杆的平衡条件可得 $2 G_{0} \times 2 L=F \times 5 L$, 即 $2 \times 0.5 \mathrm{~N} \times 2 L=F \times 5 L$, 解得 $F=0.4 \mathrm{~N}$, 即测力计竖直下拉时读数为 0.4 N; 由图乙可知,当弹簧测力计沿 a 方向拉时,拉力的方向不再竖直,其力臂变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即弹簧测力计的示数会变大.
(3) 刻度尺原来处于水平平衡,将质量为 M 的物体挂在刻度尺左边某一位置后,刻度尺会左端下降,所以由杠杆的平衡条件可知,在 $F_{1} 、 F_{2}$ 不变的条件下,需要增加 $L_{2}$、减小 $L_{1}$, 即向右移动刻度尺; 由杠杆的平衡条件可得 $G_{1} L_{1}=G L_{2}$, 即 $M g L_{1}=m g L_{2}$, 所以刻度尺的质量 $m=\frac{L_{1}}{L_{2}} M$.
(1) 右
(2) 调零 0.4 大
(3) 右 $\frac{L_{1}}{L_{2}} M$
解析:
(1) 由图甲可知,杠杆静止时右端上翘,要使杠杆在水平位置平衡,应向右调节平衡螺母.
(2) 在使用弹簧测力计前,应调节弹簧测力计指针在零刻度线处;设杠杆上每小格长度为 L,由杠杆的平衡条件可得 $2 G_{0} \times 2 L=F \times 5 L$, 即 $2 \times 0.5 \mathrm{~N} \times 2 L=F \times 5 L$, 解得 $F=0.4 \mathrm{~N}$, 即测力计竖直下拉时读数为 0.4 N; 由图乙可知,当弹簧测力计沿 a 方向拉时,拉力的方向不再竖直,其力臂变小,阻力和阻力臂不变,根据杠杆的平衡条件可知,动力变大,即弹簧测力计的示数会变大.
(3) 刻度尺原来处于水平平衡,将质量为 M 的物体挂在刻度尺左边某一位置后,刻度尺会左端下降,所以由杠杆的平衡条件可知,在 $F_{1} 、 F_{2}$ 不变的条件下,需要增加 $L_{2}$、减小 $L_{1}$, 即向右移动刻度尺; 由杠杆的平衡条件可得 $G_{1} L_{1}=G L_{2}$, 即 $M g L_{1}=m g L_{2}$, 所以刻度尺的质量 $m=\frac{L_{1}}{L_{2}} M$.
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