《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

1. 用如图所示的实验装置探究滑轮组的机械效率,下列说法正确的是(B).

A.实验时弹簧测力计可以在静止时读数
B.实验时不用刻度尺也可以测量出滑轮组的机械效率
C.滑轮组的机械效率与动滑轮重力的大小无关
D.同一滑轮组的机械效率随所挂钩码的重力增大而增大,最终可以达到 100%
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答案： B [解析]若在弹簧测力计静止时读数,则没有测量出滑轮的轮与轴间的摩擦,拉力偏小,总功偏小,根据$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%$,此时所测的机械效率偏大,则该方法是错误的,故A错误;因$s=3h$,则滑轮组的机械效率$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$×$$100\%=$$\frac{Gh}{Fs}$$× 100\%=$$\frac{Gh}{F× 3h}$$× 100\%=$$\frac{G}{3F}$$× 100\%$,所以实验中可以不测量h和s,即不用刻度尺也可以测量机械效率,故B正确;在物重和提升高度都一定时,动滑轮越重,克服滑轮重力做的额外功越多,有用功在总功中所占的比例越小,机械效率越低,即滑轮组的机械效率高低与动滑轮重力大小有关,故C错误;使用滑轮组时不可避免地要克服动滑轮重力和轮轴间的摩擦做额外功,使得有用功小于总功,机械效率不会达到100%,故D错误.

2. (2024·河北承德期末)在“测量滑轮组的机械效率”实验中,小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙、丙所示,每个钩码重力相同,三次实验中弹簧测力计所用拉力分别为$F_{1}$、$F_{2}$、$F_{3}$,甲、乙、丙三次实验中滑轮组的机械效率分别为$\eta _{1}$、$\eta _{2}$、$\eta _{3}$.下列说法错误的是(D).

A.实验时,需要竖直向上匀速拉动弹簧测力计
B.实验需要的测量工具有弹簧测力计和刻度尺
C.$F_{1}\lt F_{2}\lt F_{3}$
D.$\eta _{1}＞\eta _{2}＞\eta _{3}$

答案： D [解析]实验中,要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时测力计示数稳定而便于读数,同时竖直向上拉动时所需力更小,故A正确;根据滑轮组机械效率$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{Gh}{Fs}$$× 100\%$知,需要测物重、拉力、物体升高的高度,绳端移动距离,因此需要的测量工具有弹簧测力计和刻度尺,故B正确;承担物重的绳子股数和动滑轮重力相同,物体越重,拉力越大,因为$G_{1}\lt G_{2}\lt G_{3}$,所以$F_{1}\lt F_{2}\lt F_{3}$,故C正确;同一滑轮组,所提升的物体重力越大,机械效率越高,因为$G_{1}\lt G_{2}\lt G_{3}$,所以$\eta_{1}\lt \eta_{2}\lt \eta_{3}$,故D错误.

3. 如图所示,在探究“斜面的机械效率”实验中,以下说法错误的是(A).

A.利用斜面提升物体,既可以省力,又可以省功
B.用弹簧测力计沿着斜面向上拉木块时,应尽量匀速
C.本实验中,用质量相同的小车替代木块,可提高斜面的机械效率
D.斜面的倾斜程度越小,所需的拉力越小

答案： A [解析]使用机械对物体做功时,由于机械不可避免做额外功,所以任何机械都不能省功,故A错误;为了使弹簧测力计的示数稳定,测量准确,应使物体做匀速直线运动,故B正确;实验中,用小车替代木块,质量相同时,小车受到的摩擦力小于木块受到的摩擦力,运动距离一定时,克服摩擦力做的功减小,即额外功减小,斜面的机械效率增大,故C正确;在物体的重力和斜面的粗糙程度一定时,斜面的倾斜程度越小,所需的拉力越小,故D正确.

4. 等效法 如图所示,用滑轮组帮助汽车脱困时,滑轮 A 的作用是省力；汽车被匀速拉动时,作用在绳子上的拉力 F 为 1000 N,滑轮组的机械效率为 80%,则汽车受到的摩擦力为1600N.

答案： 省力 1600 [解析]由图知,滑轮A是一个动滑轮,该动滑轮相当于一个动力臂为阻力臂二倍的杠杆,所以使用时能省力;克服汽车受到的摩擦力做的功是有用功,绳子拉力做的功是总功,由图知,$n=2$,由$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{fs_{车}}{Fs}$$× 100\%=$$\frac{f}{nF}$$× 100\%$可得,汽车受到的摩擦力$f=$$n\eta F=2× 80\%× 1000\ \text{N}=1600\ \text{N}$.

5. (2023·扬州月考)用如图所示的装置探究杠杆的机械效率与悬挂点的关系,OC 是一根均匀的杠杆,且$OA= AB= BC$,重 6 N 的钩码挂在 A 点时,弹簧测力计在 C 处竖直向上拉,示数为 3 N,钩码上升距离为 0.2 m,杠杆的机械效率$\eta =$66.7%；若把钩码由 A 点移到 B 点,点 O 位置不变,仍在 C 点竖直向上拉,使钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将变大(填“变大”“变小”或“不变”).

答案： 66.7% 变大 [解析]由$OA=AB=BC$可知,$OC=$$3OA$,由此可知,钩码上升距离为0.2m时,弹簧测力计升高的高度为0.6m,杠杆的机械效率$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{Gh}{Fs}$$× 100\%=$$\frac{6\ \text{N}× 0.2\ \text{m}}{3\ \text{N}× 0.6\ \text{m}}$$× 100\%\approx 66.7\%$;若把钩码由A点移到B点,点O位置不变,仍在C点竖直向上拉,使钩码提升相同的高度,杠杆升高的距离h变小,克服杠杆重力做功变小,有用功不变,额外功变小,由$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{W_{有用}}{W_{有用}+W_{额外}}$$× 100\%$可知,杠杆的机械效率将变大.

6. 控制变量法 (2023·绥化中考)如图所示,在“测量滑轮组机械效率”的实验中,利用图 2 甲、乙、丙三个实验装置进行实验,测得的实验数据如表所示.(钩码规格相同、动滑轮个数越多重力越大)
|实验次数|钩码重力G/N|提升高度h/m|绳端拉力F/N|绳端移动距离s/m|机械效率η|
|1|4|0.1| |0.3| |
|2|8|0.1|3.2|0.3|83.3%|
|3|8|0.1|2.0|0.5|80.0%|

(1)在实验中,应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计.
(2)第一次实验中,如图 1 所示,弹簧测力计的示数是1.8N,机械效率是74.1%(精确到 0.1%).
(3)由 1、2 两次实验数据可得出结论：使用同一滑轮组,物重越大,机械效率越高.
(4)由2、3两次实验数据可得出结论：使用不同滑轮组提升相同重物,动滑轮越重,机械效率越低.
(5)在第三次实验操作的基础上,如图 2 丁所示改变绳端拉力方向,测得的滑轮组机械效率将偏低(填“偏高”“偏低”或“不变”).
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答案：
(1)匀速
(2)1.8 74.1%
(3)使用同一滑轮组,物重越大,机械效率越高
(4)2、3
(5)偏低 [解析]
(1)实验中要沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,弹簧测力计示数不变,便于读数.
(2)图1弹簧测力计的1N之间平均分成5等份,所以其分度值为0.2N,指针所指示的刻度值为1.8N,第一次实验机械效率$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{4\ \text{N}× 0.1\ \text{m}}{1.8\ \text{N}× 0.3\ \text{m}}$$× 100\%\approx 74.1\%$.
(3)由1、2两次实验数据可知,使用同一滑轮组,物重越大,机械效率越高.
(4)比较第2、3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.
(5)在图2丁中,若拉力F向右倾斜,则拉力的力臂变小,拉力变大,总功变大,有用功不变,故测出的机械效率将偏低.