《2025年实验班提优训练九年级物理上册苏科版》

1. 小芳同学设计了一个高度可调节的斜面来探究斜面的省力情况、斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系,如图所示.她首先测出小车重,然后用弹簧测力计沿斜面拉动小车,调节斜面倾斜角$\theta $的大小多次测量,得到如表所示的数据.

|斜面倾角$\theta $|小车重G/N|斜面高h/m|斜面长s/m|拉力F/N|有用功$W_{有用}/J$|总功$W_{总}/J$|机械效率$\eta/\% $|
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
|$12^{\circ }$|5|0.2|1|2.1|(a)|2.1|47.6|
|$30^{\circ }$|5|0.5|1|3.6|2.5|(b)|69.4|
|$45^{\circ }$|5|0.7|1|4.3|3.5|4.3|(c)|

(1)实验过程中应沿____方向拉小车使其做____运动.
(2)表格中的三处空格中的数据应为(a)____;(b)____;(c)____.
(3)分析表中的数据可得出结论:斜面倾斜角越____越省力,且斜面的机械效率越____.
(4)将小车换成等质量的木块做实验,则每组数据中弹簧测力计的拉力将____(填“变大”“变小”或“不变”),斜面的机械效率将____(填“变大”“变小”或“不变”),你猜想斜面的机械效率还与____有关.
[答案]：1.
(1)平行于斜面向上 匀速直线
(2)1 3.6 81.4
(3)小 低
(4)变大 变小 斜面的粗糙程度

答案： 1.
(1)平行于斜面向上 匀速直线
(2)1 3.6 81.4
(3)小 低
(4)变大 变小 斜面的粗糙程度
[解析]
(1)实验过程中拉力的方向应平行于斜面向上,小车在斜面上应做匀速直线运动,此时拉力才等于弹簧测力计示数.
(2)第一次实验有用功为$W_{有用}=Gh=5\ \text{N}×0.2\ \text{m}=1\ \text{J}$;第二次实验总功为$W_{总}=Fs=3.6\ \text{N}×1\ \text{m}=3.6\ \text{J}$;第三次实验机械效率为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{3.5\ \text{J}}{4.3\ \text{J}}×100\%\approx81.4\%$.
(3)分析表中的数据可得出结论:斜面倾斜角越小,需要的拉力越小,即越省力,但机械效率越低.
(4)将小车换成等质量的木块做实验,变滚动为滑动,摩擦力变大,所以每组实验中所做的额外功变大,弹簧测力计的拉力将变大,总功变大,有用功不变,则机械效率将变小.参考滑轮组的机械效率,可以猜想斜面的机械效率还与斜面的粗糙程度(或物体的重力)有关.

2.(2024·泰州姜堰区期末)在“探究影响动滑轮机械效率的因素”的实验中,小明用同一动滑轮进行了3次实验,实验装置如图所示,实验数据如表所示.
|序号|动滑轮重$G_{动}/N$|钩码总重G/N|钩码上升高度h/m|测力计示数F/N|绳自由端上升的高度s/m|动滑轮的机械效率$\eta/\% $|
| :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: | :---: |
|1|0.3|1|0.3|0.70|0.6|71.4|
|2|0.3|2|0.3|1.3|0.6|76.9|
|3|0.3|4|0.3|2.4|0.6|83.3|
|4|0.3|4|0.2|2.4|0.4|83.3|

(1)实验时,小明应竖直向上匀速拉动弹簧测力计.
(2)第2次实验时,弹簧测力计的示数如图所示,此时绳端受到的拉力为1.3N,提升重物所做的有用功为0.6J,动滑轮的机械效率为76.9%.

(3)分析表中数据可知:用同一动滑轮匀速提升重物,在物重增加时,拉力所做的额外功占总功的比值将减小;第4次实验中,减小物体提升的高度,动滑轮的机械效率不变.(填“减小”“不变”或“增大”).
(4)另一位同学也用该装置提升重4N的钩码,测量相关数据后算得动滑轮的机械效率为86.7%,与表中小明算得的83.3%有较大差别,造成上述较大差别的原因可能是该同学在实验操作中B(单选).
A. 提升的高度比小明实验时的大得多
B. 弹簧测力计静止时读出拉力大小
C. 拉着弹簧测力计向上加速运动
D. 拉力方向与弹簧测力计轴线方向不一致

答案： 2.
(1)匀速
(2)1.3 0.6 76.9%
(3)减小 不变
(4)B
[解析]
(1)实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使装置处于平衡状态,拉力等于弹簧测力计的示数.
(2)由图可知,弹簧测力计的分度值为0.1 N,弹簧测力计的示数为1.3 N.由表中数据可得第2次实验时,提升重物所做的有用功为$W_{有用}=Gh=2\ \text{N}×0.3\ \text{m}=0.6\ \text{J}$,拉力做的总功为$W_{总}=Fs=1.3\ \text{N}×0.6\ \text{m}=0.78\ \text{J}$,动滑轮的机械效率为$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{0.6\ \text{J}}{0.78\ \text{J}}×100\%\approx76.9\%$.
(3)由表中数据计算可知:用同一动滑轮匀速提升重物,在物重增加时,动滑轮的机械效率提高,可知所做的额外功占总功的比值将减小.由机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{Gh}{Fs}×100\%=\frac{G}{nF}×100\%$可知,动滑轮的机械效率与物体提升的高度无关,故第4次实验中,减小物体提升的高度,动滑轮的机械效率不变.
(4)由
(3)中分析可知,滑轮组机械效率与物体被提升的高度无关,故A错误;弹簧测力计静止时读出拉力大小,由于摩擦力偏小,弹簧测力计的拉力偏小,有用功不变,总功偏小,机械效率变大,故B正确;拉着弹簧测力计向上加速运动和未沿竖直方向拉动弹簧测力计,会造成拉力偏大,有用功不变,总功偏大,动滑轮的机械效率偏小,故C、D错误.故选B.