《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

14. (2024·辽宁大连西岗区期末)小华同学猜想影响斜面机械效率的因素有 a.物体的重力；b.斜面的倾斜程度；c.斜面的粗糙程度.小华同学在探究斜面的机械效率与物体的重力和斜面倾斜程度是否有关时,他利用同一块木板组成如图所示的装置,在不同条件下分别测出了斜面的机械效率,并对所测数据进行了分析论证.
(1)在实验操作过程中,为了增大斜面的倾斜程度,应将垫木向左移动.
(2)小华同学记录的部分实验数据如表所示.
|实验次数|倾角θ|物块重力G/N|斜面高度h/m|沿斜面拉力F/N|斜面长s/m|$W_{有用}/J$|$W_{总}/J$|机械效率|
|①|30|5.0|0.6|4.2|1.2|3.0|5.0| |
|②|30|3.0|0.6|2.5|1.2|1.8|3.0|60%|
|③|45|3.0|0.8|2.8|1.2|2.4|3.4|71%|

根据表格中数据可知：第①次实验斜面的机械效率为60%,第②次实验中物块所受的摩擦力为1N.
(3)通过对比实验①②数据,可知斜面的机械效率与物体的重力无关(填“有关”或“无关”)；通过对比实验②③数据,可以得出的探究结论是在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高.
(4)若将物块换成等质量的有轮小车做实验,则该装置的机械效率将变大(填“变大”“变小”或“不变”).

答案：
(1)左
(2)60 1
(3)无关 在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高
(4)变大 [解析]
(1)斜面的倾角靠长木板下面的垫木左右移动来改变,所以木块向左移,倾角变大.
(2)第①次实验斜面的机械效率为$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{3.0\ \text{J}}{5.0\ \text{J}}$$× 100\%=60\%$,第②次实验中的额外功为$W_{额}=W_{总}-W_{有}=3.0\ \text{J}-1.8\ \text{J}=$$1.2\ \text{J}$,则摩擦力为$f=$$\frac{W_{额}}{s}$$=$$\frac{1.2\ \text{J}}{1.2\ \text{m}}$$=1\ \text{N}$.
(3)通过对比实验①②数据,发现两次实验倾角相同,物块重力不同,机械效率都是60%,所以可知斜面的机械效率与物体的重力无关,通过对比实验②③数据,控制物体的重力相同,改变的是斜面的倾角,且倾角越大机械效率越高,故可得结论:在其他条件相同时,斜面倾角越大,机械效率越高.
(4)通常情况下,滑动摩擦力大于滚动摩擦力,若将物块换成等质量的有轮小车做实验,小车受到的摩擦力较小,所做的额外功较小,有用功不变,有用功占总功的比例增大,则机械效率变大.

15. (2023·湘潭中考)用如图所示装置测量滑轮组的机械效率,部分实验数据如表所示.

|实验次数|钩码重力G/N|钩码上升高度h/cm|拉力F/N|绳子自由端移动距离s/cm|机械效率η|
|1|2.0|5|1.0|15|66.7%|
|2|4.0|5|1.8|15|74.1%|
|3|4.0|10|1.8|30|74.1%|
|4|6.0|5|2.5|15| |
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做匀速直线运动.第 1 次实验时,钩码上升的时间为 3 s,此过程中,绳子自由端上升的速度为0.05m/s.
(2)第 4 次实验时所做的有用功为0.3J,滑轮组的机械效率是80%.
(3)分析 1、2、4 次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大(填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高；分析 2、3 次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关(填“有关”或“无关”).
(4)用滑轮组提升重物时,下列选项中也可提高机械效率的是A.
A. 换用更轻的动滑轮
B. 加快提升物体的速度
C. 增大提升物体的高度
D. 减小定滑轮的重力

答案：
(1)匀速直线 0.05
(2)0.3 80
(3)大 无关
(4)A [解析]
(1)实验过程中,缓慢竖直拉动弹簧测力计,使钩码向上做匀速直线运动.第1次实验时,钩码上升的时间为3s,此过程中,绳子自由端上升的速度为$v=$$\frac{s}{t}$$=$$\frac{15\ \text{cm}}{3\ \text{s}}$$=$$\frac{0.15\ \text{m}}{3\ \text{s}}$$=0.05\ \text{m/s}$.
(2)第4次实验时所做的有用功为$W_{有用}=Gh=6.0\ \text{N}× 0.05\ \text{m}=0.3\ \text{J}$;$W_{总}=$$Fs=2.5\ \text{N}× 0.15\ \text{m}=0.375\ \text{J}$;滑轮组的机械效率为$\eta=$$\frac{W_{有用}}{W_{总}}$$× 100\%=$$\frac{0.3\ \text{J}}{0.375\ \text{J}}$$× 100\%=80\%$.
(3)分析1、2、4次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高;分析2、3次实验的数据可知,滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关.
(4)当提升同一物体至相同高度时,换用更轻的动滑轮,所做的额外功更少,机械效率更高,故A符合题意;加快提升物体的速度,机械效率不变,故B不符合题意.故选A.