滑轮实验.docx
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滑轮实验
绝密★启用前
2014-2015学年度?
?
?
学校1月月考卷
试卷副标题
考试范围:
xxx;考试时间:
100分钟;命题人:
xxx
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
总分
得分
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息
2.请将答案正确填写在答题卡上
第I卷(选择题)
请点击修改第I卷的文字说明
评卷人
得分
一、选择题(题型注释)
评卷人
得分
二、双选题(题型注释)
第II卷(非选择题)
请点击修改第II卷的文字说明
评卷人
得分
三、填空题(题型注释)
评卷人
得分
四、实验题(题型注释)
1.(3分)学习了“机械效率”后,小明知道了同一动滑轮提升不同重物机械效率不同.他想知道自重不同的动滑轮提升相同重物机械效率是否相同.小明用如图所示装置,选用三个自重不同的动滑轮进行了实验,测得数据如表所示.
实验序号
动滑轮自重G0/N
被提升钩码重力G/N
钩码上升的高度h/cm
弹簧测力计的示数F/N
弹簧测力计移动的距离s/cm
动滑轮的机械效率
①
0.2
6
5
3.2
10
93.8%
②
0.5
6
5
3.4
10
88.2%
③
1.5
6
5
4.0
10
﹣
(1)在实验中,弹簧测力计应竖直向上拉动;
(2)第③次实验中,动滑轮的机械效率为;
(3)分析表中数据,可得出的结论是:
.
【答案】
(1)匀速;
(2)75%;(3)物重一定时,动滑轮越重,动滑轮的机械效率越小.
【解析】
试题分析:
(1)实验中要竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使物体处于平衡状态,此时弹簧测力计示数不变,便于读数;
(2)第③次实验中,动滑轮的机械效率:
;
(3)根据表中数据①②③可知,被提升钩码重力一定时,动滑轮越重,动滑轮的机械效率越小.
考点:
滑轮(组)机械效率的测量实验
2.在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用较轻的滑轮组成的滑轮组测定前4组数据,换用一个更重的动滑轮组成滑轮组测得第5组数据,测得数据如表:
实验次数
动滑轮重G动/N
物重G/N
钩码上升高度h/m
动力F/N
绳端移动距离s/m
滑轮组的机械效率η/%
1
0.5
1
0.1
0.7
0.3
47.6
2
0.5
1
0.2
0.7
0.6
47.6
3
0.5
2
0.1
1.1
0.3
60.6
4
0.5
4
0.1
2
0.3
①
5
1
4
0.1
②
0.3
55.6
(1)实验中应沿方向拉动弹簧测力计,使钩码缓缓上升.
(2)表格中变化①处数据应为;根据图中弹簧测力计可知编号②数据应为N.
(3)由表中第1、2组数据可知,同一滑轮组的机械效率与无关.
(4)比较第1、3次实验数据可得出结论:
使用同一滑轮组,重物越重,机械效率(选填“越高”、“不变”或“越低”).
(5)比较第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.
(6)分析表格中第2组数据可知,此时滑轮组克服绳重及摩擦做的那部分额外功为J.
【答案】
(1)竖直;匀速;
(2)①66.7;②2.4;(3)钩码上升的高度;(4)越高;(5)4、5;(6)0.12
【解析】
试题分析:
(1)为准确地测出拉力,需竖直向上匀速拉动测力计;
(2)根据公式η=
×100%=
×100%计算①的机械效率;进行②的读数时,注意测力计的分度值;
(3)分析机械效率的变化及前面物理量的变化得出结论,机械效率与物体被提升的高度无关;
(4)(5)不考虑绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率跟提起的物重、动滑轮的重有关,在提起的物重一定时,动滑轮越重,机械效率越低;在动滑轮重相同时,提起的物体越重,机械效率越高.
(6)先根据W=Gh求出有用功和克服动滑轮做的功,然后根据W=Fs求出总功,则克服绳重及摩擦做的那部分额外功等于总功减去有用功和克服动滑轮做的功.
解:
(1)实验中应沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计,这样才能准确测出拉力的值;
(2)①η=
×100%=
×100%=
×100%≈66.7%;
②由图知,测力计的分度值为0.2N,所以其示数为2.4N;
(3)第1、2组数据,动滑轮重、钩码重相同,钩码被提升的高度不同,机械效率相同,可知同一滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关;
(4)比较第1、3次实验数据可得出结论:
使用同一滑轮组,重物越重,机械效率越高;
(5)比较第4、5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;
(6)根据表中第2组数据可知,有用功:
W有=Gh=1N×0.2m=0.2J;克服动滑轮做的功:
W动=G动h=0.5N×0.2m=0.1J;总功:
W总=Fs=0.7N×0.6m=0.42J;
则克服绳重及摩擦做的那部分额外功:
W额=W总﹣W有﹣W动=0.42J﹣0.2J﹣0.1J=0.12J.
故答案为:
(1)竖直;匀速;
(2)①66.7;②2.4;(3)钩码上升的高度;(4)越高;(5)4、5;(6)0.12.
点评:
此题是“探究滑轮组的机械效率”实验,考查了滑轮组机械效率的计算,根据数据分析影响滑轮组效率的因素,同时考查了额外功的计算及测力计的读数问题,要细心分析每一个问题.
3.在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,小红用如图所示的滑轮组分别做了三次实验,第一次使用塑料滑轮,第二次使用铝制滑轮,第三次使用铁制滑轮,实验数据记录如下表:
实验次数
物重G/N
物体上升的距离h/cm
弹簧测力计的读数F/N
弹簧测力计上升的距离s/cm
机械效率η
1
3
10
1.6
30
62.5%
2
3
10
2
30
50%
3
3
10
2.5
30
(1)这个实验使用的测量工具是和弹簧测力计.
(2)在实验操作中应竖直向上拉动弹簧测力计.
(3)在表中的空格处上第三次实验的机械效率为.
(4)从实验数据分析可知:
提升同一物体,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越.
(5)若不计绳重与摩擦,用图所示铝制滑轮装置提起5N的物体时,测力计的读数为3N,则铝制滑轮的重力
是N;若用此装置提起8N的物体,测力计的读数是N.
【答案】
(1)刻度尺;
(2)匀速;(3)40%;(4)低;(5)4;4
【解析】
试题分析:
(1)测量滑轮组的机械效率是需要测量物体的重力G、物体上升的高度h、绳端拉力F、绳端移动的距离s.所以需要用到弹簧测力计和刻度尺.
(2)要知道需正确测量绳端拉力,需要使测力计在竖直方向匀速运动.
(3)要解决此题需要掌握滑轮组的机械效率的概念:
有用功与总功之比.计算公式为η=
.
(4)要知道滑轮组的机械效率与动滑轮的重力有关,提升同一物体,所做有用功不变.动滑轮的越重,所做的额外功越多,滑轮组的机械效率越低.
(5)根据F=
(G动+G物)的变形公式即可求出铝制滑轮的重力;然后再次利用F=
(G动+G物)求出用此装置提起8N的物体时,测力计的读数.
解:
(1)在此实验中需要测量物体上升的高度和绳端移动的距离,所以还需要用到刻度尺.
(2)此实验拉力方向向上,为了能准确测量绳端拉力,需拉着测力计在竖直竖直向上运动.
(3)η=
×100%=
×100%=40%.
(4)提升同一物体,所做有用功相同,动滑轮越重,所做的额外功越多,机械效率越低.
(5)根据图示可知,n=3;
∵F=
(G动+G物)
∴G铝=3F﹣G物=3×3N﹣5N=4N;
若用此装置提起8N的物体,测力计的读数:
F=
(G动+G物)=
(4N+8N)=4N.
故答案为:
(1)刻度尺;
(2)匀速;(3)40%;(4)低;(5)4;4.
点评:
此题是探究滑轮组的机械效率,主要考查了实验中所用的测量器材.同时考查了滑轮组机械效率的计算、物重和动滑轮重对滑轮组机械效率的影响以及F=
(G动+G物)的应用.
4.小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况”,使用了如图所示的实验装置.实验前,小军用弹簧测力计测得动滑轮的重力为1.0N,每个钩码的重力为0.5N,实验过程中,小军多次改变动滑轮所挂钩码的数量,分别记下了每次所挂钩码的重力及对应的弹簧测力计示数,并将其填写在预先设计好的表格中(见下表)
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
动滑轮重G0/N
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
所挂钩码的重力G/N
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3.5
4.0
弹簧测力计示数F/N
0.8
1.0
1.3
1.5
1.8
2.0
2.3
2.5
分析实验数据可以得到:
(1)在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下,使用动滑轮 (选填“省力”或“不省力”);
(2)在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,弹簧测力计的示数F与钩码的重力G以及动滑轮的重力G0的关系为 ;
(3)第6组数据中,钩码匀速上升1m的过程中,滑轮组的机械效率为 .
【答案】
(1)不省力;
(2)F=
(G+G0);(3)75%
【解析】
试题分析:
(1)由表中实验数据1、2可知,在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下拉力F大于物体的重力,所以不省力.
(2)由图示可知,滑轮组承重绳子的段数n=2,在忽略摩擦、绳重及实验误差的条件下,由滑轮组公式可得:
F=
(G+G0);
(3)由表中实验数据可知,第6组数据中,钩码匀速上升1m的过程中,滑轮组的机械效率为:
考点:
滑轮组的机械效率
5.(8分)用如图所示装置测量动滑轮的机械效率.实验时,竖直向上的匀速拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.
实验数据如下表.
序号
动滑轮重
G动/N
钩码重力G/N
钩码上升高度h/m
绳的拉力F/N
绳端移动距离
s/m
机械效率η
①
0.1
1
0.2
0.6
0.4
83.3%
②
0.1
2
0.2
1.1
0.4
③
0.2
2
0.2
1.2
0.4
83.3%
(1)第②次实验时,测得动滑轮的机械效率约为.
(2)分析表中数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将;提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将.(选填“增大”、“减小”或“不变”)
(3)分析表中数据可知,F≠
,可能的原因是:
.
【答案】
(1)90.9%;
(2)增大;减小;(3)滑轮与轮轴间有摩擦、绳子有重力。
【解析】
试题分析:
(1)由表中实验数据可知,第②次实验时,
拉力做的有用功
,
拉力做的总功
,
动滑轮的机械效率
。
(2)由表中实验序号为①②的实验数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将增大;
由表中实验序号为②③的实验数据可知,提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将减小.
(3)由于滑轮与轴间存在摩擦、缠绕滑轮组的绳子有重力,使得
,而且拉力比动滑轮和钩码总重的一半大。
考点:
测量动滑轮的机械效率
6.(5分)(2014•湖北)小明在做“测量滑轮组的机械效率”的实验中,用同一滑轮组进行了三次实验,数据如表:
试验次数
物重G/N
物体上升的高度h/cm
测力计的示数F/N
测力计移动的距离s/cm
1
6
3
2.5
9
2
6
5
2.5
18
3
6
8
2.5
24
(1)表中“测力计移动的距离”栏目中有一个数据的记录是错误的,错误的数据是 .
(2)3次实验中滑轮组的机械效率是 .
(3)请帮助小明画出该滑轮组的绕线方式.
(4)本实验得到的结论是:
.
【答案】
(1)18cm;
(2)80%;(3)如图所示;
(4)滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关.
【解析】
试题分析:
(1)由表中1、3组实验数据可知,测力计移动距离是物体上升高度的3倍,由此可知滑轮组承重绳子的有效股数n=3,由表中第2组实验数据可知,物体上升高度为5cm,测力计移动距离应该是15cm,而不是18cm,因此错误的实验数据是:
18cm;
(2)由表中实验数据可知,第三次实验时,滑轮组的效率:
。
(3)由
(1)可知,滑轮组承重绳子的有效股数n=3,滑轮组如图所示:
(4)由表中实验数据可知,重物重力相同而重物被提升的高度不同,但滑轮组的机械效率相同,由此可知:
滑轮组的机械效率与物体提升的高度无关。
考点:
测量滑轮组的机械效率
7.某实验小组利用如图所示的实验装置测滑轮组的机械效率,得到的实验数据如下表.
(1)从表中的实验数据可以分析得出:
第一次实验数据是用 (选填“甲”或“乙”)实验装置测得的.
(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可以得到的结论.
(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可以得到的结论.
【答案】
(1)甲;
(2)使用不同的滑轮组提升相同的重物时.动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率越低;
(3)使用同一滑轮组提升不同重物时,重物越重,滑轮组的机械效率越高.
【解析】
试题分析:
(1)根据第一次实验数据可知,s=3h,即承担物重的绳子股数n=3,所以第一次实验使用图甲做的实验;
(2)分析比较第一次实验和第二次实验的数据可得:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多,滑轮组的机械效率低;
(3)分析比较第一次实验和第三次实验的数据可得:
使用同一滑轮组提升不同重物时,物体越重,滑轮组的机械效率越高。
考点:
滑轮组机械效率的测量实验
8.(7分)在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法,分别做了甲、乙、丙3组实验,实验数据记录如下:
在实验操作中应该使钩码(选填“快速”或“缓慢”)上升;
进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为(保留三位有效数字);
进行第3次测量时,弹簧测力计示数为N,滑轮组做的有用功是J;
分析实验数据,实验小组得出的实验结论是:
滑轮组的机械效率与有关。
【答案】⑴缓慢⑵78.4%⑶2.40.3(2分)⑷物重或钩码重
【解析】
试题分析:
在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中,
(1)为了在测量力时误差小,应使钩码缓慢匀速上升;
(2)由表中相关数据知:
G=4N,h=5cm=0.05m,F=1.7N,s=15cm=0.15m,则机械效率
;(3)由表中数据知:
G=6N,h=5cm=0.05m,η=83.3%,s=15cm=0.15m,则滑轮组所做的有用功W有=Gh=6N×0.05m=0.3J,
,解得F=2.4N;(4)滑轮组的机械效率与物重、动滑轮重、绳重及一切摩擦有关,本题由实验数据分析可知,滑轮组的机械效率与物重(或钩码重)有关。
考点:
探究影响滑轮组机械效率的因素
9.(3分)用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率
与动滑轮重G动的关系:
(1)实验时,应竖直向下拉动弹簧测力计。
(2)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图象。
分析可知:
被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越。
(3)分析图象中的A点可知,被提升物体所受的重力为N。
(忽略绳重和摩擦)
【答案】
(1)匀速;
(2)低;(3)3
【解析】
试题分析:
(1)实验中应该匀速竖直向下拉动弹簧测力计,以保证拉力大小恒定,方便读数.
(2)根据图乙可知,横坐标表示动滑轮的重,纵坐标表示机械效率。
从图中可看出:
被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低.
(3)根据图象可知,A点表示,当动滑轮中为1N时,滑轮组的机械效率为75%,因不考虑摩擦和绳重,故使用滑轮组提升物体时,有用功就是克服物体重力做的功W有=Gh,额外功就是克服动滑轮的重做的功W额=G动h。
则滑轮组的机械效率:
代入数据:
考点:
滑轮组的机械效率
10.用一个定滑轮和一个动滑轮组成滑轮组有两种绕线方法。
小明和小红各选取一种方法做实验。
(1)小明采用了如图甲所示的绕线方法组装滑轮组。
他通过滑轮组用3N的拉力F将重6.3N的物体匀速提升了0.1m的距离,则有用功为J,此滑轮组的机械效率为。
(2)小红采用了另一种绕线方法组装滑轮组,请帮助小红在图乙中画出滑轮组的绕线。
【答案】
(1)0.63,70%
(2)见下图
【解析】
试题分析:
(1)有用功W有用=Gh=6.3N×0.1m=0.63J,因为有三股绳子吊着物体,所以W总=FS=3Fh=3×3N×0.1m=0.9J,此滑轮组的机械效率η=(W有/W总)×100%=(0.63J/0.9J)×100%=70%。
(2)滑轮组组装的原则是偶定奇动,从里向外。
n=2时,绳子固定在定滑轮上。
考点:
机械效率;滑轮组的组装
11.如图所示,在“测滑轮组机械效率”的实验中,若物体重6N.
(1)实验时应沿竖直方向拉动弹簧测力计.若物体上升高度为10cm,此时弹簧测力计的示数如图所示,则滑轮组的机械效率是
(2)若仅增加物体的重力(不计摩擦),该滑轮组的机械效率将
【答案】
(1)匀速83.3%
(2)增大
【解析】
试题分析:
(1)实验时,应该沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计。
因为使用图中滑轮组的目的是提升物体,而不是使物体加速。
拉力做的有用功
,拉力做的总功
,滑轮组的机械效率
。
(2)在不计摩擦的情况下,滑轮组的机械效率
,若仅增加物重,滑轮组的机械效率将增大。
考点:
测滑轮组的机械效率
12.某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如下表所示,实验装置如图所示。
(1)实验中应沿竖直方向___________拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)通过表中数据可分析出第2次实验是用(选填“甲”或“乙”)图所示装置做的实验。
(3)通过第1次实验和第2次实验的数据分析可得出结论:
使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率___________(选填“越高”、“不变”或“越低”)。
(4)小组同学再用第1次实验中使用的装置做第3次试验,表中第3次试验中空缺的数据应为:
绳端移动距离s=____m,机械效率η=___________。
(5)比较第1次实验和第3次实验可得出结论:
使用同一滑轮组,。
【答案】
(1)匀速(匀速直线)
(2)乙(3)越低⑷0.383.3%(5)提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高
【解析】
试题分析:
(1)实验中应沿竖直方向“匀速”拉动弹簧测力计,使装置处于平衡状态,受到平衡力的作用;
(2)由滑轮组机械效率计算公式
可知,钩码重G一定时,动滑轮重G动越大,滑轮组效率越低,第2次机械效率低于第一次机械效率,是用乙图所示装置做的实验;
(3)第二次使用了两个动滑轮,第一次使用了一个动滑轮,第二次的机械效率低于第一次的机械效率,故使用不同的滑轮组提升相同的重物时,动滑轮的个数越多(动滑轮的质量越大),滑轮组的机械效率越低;
(4)绳端移动距离s=3h=3×0.1m=0.3m,
;
(5)第3次实验提升的物重大于第一次提升的物重,效率高于第一次,故使用同一滑轮组,提升的重物越重,滑轮组的机械效率越高。
考点:
测滑轮组机械效率实验操作设计,实验数据分析,动滑轮特点应用,机械效率计算。
13.图甲是某小组的同学测动滑轮的机械效率的示意图。
他们用弹簧测力计拉动绳子自由端,将重力为5.6N的物体从A位置匀速提升到B位置,同时弹簧测力计从图中的A'位置匀速竖直上升到B'位置,在这个过程中,弹簧测力计对绳的拉力为F,弹簧测力计的示数如图乙所示。
请你根据他们做的实验完成下列问题:
(1)弹簧测力计的示数是N;
(2)拉力F移动的距离是cm;
(3)动滑轮的机械效率η是%;
(4)若在动滑轮下加挂一个钩码,提升物体的过程中,动滑轮的机械效率为η',则η'η。
(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】
【解析】
试题分析:
(1)弹簧测力计的读数要先看清量程和分度值,零刻度线的位置,再根据指针的位置读数。
图中可看出测力计的分度值是0.2N,0刻度线在最上面,示数为3.2N;
(2)长度的读数要注意看清刻度尺的量程,分度值,零刻度线的位置以及单位,因为不一定要从0刻度量起,所以还要注意所测长度对应的起始刻度和终止刻度,读数时要估读到分度值的下一位。
该拉力F移动的距离即从A'到B'的距离,即起始刻度为25.0cm,终止刻度为45.0cm,故拉力移动的距离是45.0cm-25.0cm=20.0cm。
(3)机械效率等于有用功与总功的比值。
可先求出有用功,再求出总功,然后求出有用功与总功的比值即为机械效率。
因为是用动滑轮提升物体,所以直接对物体做的功即克服物体的重力做的功就是有用功,公式为W有=Gh,而使用动滑轮后拉力做的功即为总功,公式为W总=Fs,物体由两段绳子拉着,故s=2h,
动滑轮的机械效率:
(4)滑轮组的机械效率也可以用
计算,公式表明:
对于同一个动滑轮,如果不计摩擦,额外功不变,若提升的物重增大,有用功增大,使得有用功占总功的比值增大,所以动滑轮的机械效率增大.
考点:
长度的测量,力的测量,机械效率的计算,影响滑轮组机械效率大小的因素
14.(4分)小凡同学在“探究定滑轮和动滑轮特点”的实验中,装置图如下图所示.
实验次数
物重G/N
测力计的示数F/N
1
1.00
0.65
2
1.50
0.90
3
2.00
1.15
(1)在探究定滑轮时,照图乙操作,觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,用手拉挂钩,测力计的示数会___________(“变大”、“变小”或“不变”),其理由是______________________________。
(2)在探究动滑轮时,照图丙操作,记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是__________________________.请给出一条减小此差异的建议________________________________________。
【答案】
(1)变小、测力计有重力
(2)动滑轮本身有重力、将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里
【解析】
试题分析:
(1)在探究定滑轮时,照图乙操作,觉得读数不方便,于是把测力计倒过来,即测力计吊环系在拉绳上,由于测力计有重力,用手拉挂钩,测力计的示数会变小。
(2)在探究动滑轮时,照图丙操作,记录数据如下表,分析数据发现,测力计的示数F大于物重G的一半,与课本结论存在差异,其原因是动滑轮本身有重力。
将动滑轮的重力计算在提升的物体的重力里。
考点:
定滑轮、动滑轮的特点
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- 滑轮 实验