2023年中考物理实验探究题专项训练：机械效率（答案）考试试卷

2023年中考物理实验探究题专项训练：机械效率
一、实验探究题
1．在“测量滑轮组的机械效率”中，小芳先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G（如图甲），再按图乙所示连接方式组装好滑轮组，并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置。
（1）图甲所示弹簧测力计的示数为　 　N。
（2）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数，B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是　 　（选填“A”或“B”）同学的方法。
（3）按照正确的测量方法，测出的拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F　 　 G（选填“>”、“<”或“=”）。
（4）若弹簧测力计的示数为0.8N，则动滑轮重为　 　N，滑轮组的机械效率为　 　。（不计绳重和滑轮组自身摩擦）
（5）若只增加钩码的重力，该滑轮组的机械效率　 　（选填“变大”、“不变”或“变小”）。
2．在湛江港码头，小华看到工人利用斜面把货物推到车上，联想到上物理课时老师讲过的知识，小华想探究斜面的机械效率可能与哪些因素有关？小华提出了以下的猜想：
A．斜面的机械效率可能与物体的重力有关；
B．斜面的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关。
小华同学为了证实自己的猜想是否正确，于是他用同一块木板组成如题图所示的装置进行了实验探究，记录的实验数据如下表：
实验次数 斜面倾角θ 物块重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长 s/m 有用功W 有用/J 总功W 总/J 斜面的机械效率η
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 　 60%
③ 45° 3.0 0.8 2.8 1.2 2.4 3.4 71%
（1）在实验操作过程中，应沿斜面向上　 　拉动木块；
（2）根据表格中数据，第①次实验斜面的机械效率为　 　%，第②次实验中总功为　 　J。
（3）通过对比实验①、②数据，可验证小华的猜想　 　 （填写字母）；通过对比实验②、③数据，可以得出的探究结论是：　 　。
（4）此实验主要用到的研究方法是 　 　。
3．实验桌上有带横杆的铁架台、刻度尺、弹簧测力计、细绳，钩码一盒，滑轮2个。小勇利用上述实验器材测量滑轮组的机械效率。
（1）在图中，请你用笔画线代替细绳，帮助小勇组装滑轮组，使绳子自由端施加竖直向上的拉力；
（2）该实验需要测量的物理量有：绳子自由端施加的拉力F、钩码被提升的高度h、绳子自由端移动的距离s和　 　；
（3）画出本次实验数据的记录表格；
（4）提高机械效率的方法有　 　。（写出1个方法即可）
4．某小组做“测滑轮组机械效率”的实验装置如图所示，下表为实验过程中的部分数据记录情况。
实验序号 钩码重 钩码上升 的高度 绳自由端 拉力 绳自由端移动的距离 机械效率
1 2 10 0.9 30 74.1%
2 4 10 1.6 30 83.3%
3 6 10 2.2 30 ①
4 6 10 1.8 ② 83.3%
（1）上表中第1、2、3次实验是用甲图所示装置完成的，第4次实验是用乙图所示装置完成的。请填写表中的两个数据：①填　 　%（结果保留一位小数），②填　 　cm。
（2）分析比较1、2、3组数据发现，使用同一滑轮组提升的重物所受的重力越大，滑轮组的机械效率　 　。（选填“越高”、“越低”或“不变”）
5．测量如图所示滑轮组的机械效率，部分实验数据如下表。
实验次数 钩码重力 钩码上升高度 拉力 绳端移动距离 机械效率
1 1.0 5 　 15
2 1.5 5 0.8 15 　
3 2.0 5 1.0 15
4 2.0 10 1.0 30
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做　 　运动。第1次实验时，弹簧测力计示数如图所示，为　 　N。

（2）第2次实验时所做的有用功为　 　J，滑轮组的机械效率是　 　。
（3）分析1、2、3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　 　（选填“大”或“小” ，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度　 　（选填“有关“或“无关” 。
（4）结合生产生活实际，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．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
6．如图所示是某同学探究“斜面机械效率”的装置图．他在实验时用弹簧测力计拉着同一小车沿粗糙程度相同的斜面向上做匀速直线运动，分别进行了三次实验，并记录实验数据如下：
实验次数 斜面倾斜程度 小车重量G/N 斜面高度h/m 沿斜面拉力F/N 斜面长s/m 有用功W有用/J 总功W总/J 机械效率η
1 较缓 2 0.1 0.6 1 0.2 0.6 33.3%
2 较陡 2 0.2 0.8 1 　 　 　
3 最陡 2 0.4 1.2 1 0.8 1.2 66.7%
（1）根据表中的数据可求得在第2次实验中，有用功是　 　，做的总功是　 　 J，斜面的机械效率是　 　。
（2）由上表可知，当其他条件一定时，斜面的倾斜程度越　 　，机械效率越高。
（3）如果把斜面高度变为0.05m而其他条件不变，那么再做一次实验，机械效率会　 　 （选填“大于”、“等于”或“小于”）第1次实验的值。
7．如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（1）实验时要竖直向上　 　拉动弹簧测力计，由图中可知拉力大小为　 　N，该轮滑组的机械效率为　 　；
（2）取下2个钩码，重做此实验，此时滑轮组的机械效率将　 　（选填 “增大”“减小”或“不变”）。
8．如图所示是某学习小组“探究斜面的机械效率”的实验装置，下表是实验数据记录表。
斜面倾斜程度 物块重/N 斜面高/m 沿斜面拉力/N 斜面长度/m 机械效率
较缓 10 0.1 5.0 1 20%
较陡 10 0.3 6.7 1 　
最陡 10 0.5 8.4 1 60%
（1）沿斜面拉动木块时，为使测力计的示数稳定，应尽量使木块做　 　运动。
（2）沿斜面的拉力为6.7N时，斜面的机械效率为　 　（精确到1%）
（3）分析数据可知，斜面长一定时，斜面倾斜程度越陡，机械效率越　 　
9．物理实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如表所示，装置如图所示。
实验次数 l 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 2.4
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
　
机械效率η 74.1% 62.5%
　
（1）实验中，沿竖直方向匀速拉动弹簧测力计，使物体缓缓上升，在测量绳端所受的拉力时，弹簧测力计应　 　；（保持静止/匀速上升）
（2）小组同学做第3次实验时，滑轮组的机械效率η＝　 　；通过比较第1、3次两次实验数据，请对提高滑轮组的机械效率提出一条针对性建议：　 　；
（3）如果采用第3次装置，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甲的图像，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越轻，机械效率　 　（越高/不变/越低）；分析图像中的A点可知，被提升物体所受的重力为　 　N；（忽略绳重和摩擦）
（4）若第2次实验中克服摩擦做的额外功为0.04J，则动滑轮总重为　 　N。（不计绳重）
10．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、丙三组实验，实验数据记录如下：
次数 钩码重G/N 钩码上升的距离h/m 弹簧测力计的示 数F/N 弹簧测力计上升的距离s/m 机械效率
第1次 2 0.05 1 0.15 66.7%
第2次 4 0.05 1.7 0.15 　
第3次 6 0.05 　 0.15 83.3%
（1）在实验操作中应该使钩码缓慢　 　上升；
（2）进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为　 　（结果精确到0.1%）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为　 　N，克服物重做的有用功是　 　J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的结论是：使用同一滑轮组，提升物体的　 　越大，机械效率越高。若提起同样的重物，用轻质塑料动滑轮代替实验中的铁质动滑轮，则机械效率变　 　（选填“大”或“小”）。
11．在探究影响滑轮组机械效率的因素时，小明提出了如下猜想：
猜想一：滑轮组机械效率与被提升物体所受的重力有关；
猜想二：滑轮组机械效率与动滑轮所受的重力有关；
为了验证猜想，准备的器材如下：两个相同的滑轮、一根细绳、钩码若干、刻度尺和弹簧测力计；
小明把两个滑轮分别作为定滑轮和动滑轮组装成滑轮组，用该滑轮组提升不同数量的钩码进行了三次实验，数据如下表所示：
实验次数 钩码所受的重力G/N 提升高度h/m 拉力F/N 蝇瑞移动的距离s/m 机械效率
1 2.0 0.1 1.0 0.3 66.7%
2 4.0 0.1 1.8 0.3 74.1%
3 6.0 0.1 2.5 0.3
　
请你解答如下问题：
（1）表中第3次实验时滑轮组的机械效率为　 　：根据表中数据在图中画出该滑轮组的绕线方式　 　；
（2）分析表中数据可知：用同一滑轮组提升不同的物体，物体越重，滑轮组的机械效率　 　（选填“越高”“越低”或“不变”）；
（3）为了验证猜想二，还需增加的实验器材是　 　
12．斜面是一种省力机械，斜面的省力情况与哪些因素有关呢？小明做了如下猜想：
猜想1：斜面的省力情况与斜面的表面材料有关；
猜想2：斜面的省力情况与斜面的倾斜程度有关；
猜想3：斜面的省力情况与物体受到的重力大小有关；
小明为验证上述猜想，利用如图所示的装置进行了实验，物体在沿斜面拉力的作用下做匀速直线运动，实验数据记录如下。
实验序号 1 2 3 4 5 6
斜面倾角/° 30 30 30 30 45 60
斜面的表面材料 木板 毛巾 木板 木板 木板 木板
物块重 2.0 2.0 4.0 6.0 2.0 2.0
沿斜面拉力 1.35 1.52 2.70 4.05 1.52 1.70
根据实验数据，回答下列问题：
（1）通过对比实验1，2中的数据可知，使用斜面省力的情况与斜面的　 　有关。
（2）通过对比实验1、5、6中的数据，得出的结论是：在其他条件相同时，　 　，提升物体越省力。
（3）为验证猜想3，小明做了实验　 　（填写实验序号），分析实验数据后，他认为这几次实验省力情况相同，依据是斜面的拉力与物块重力比值　 　（“相等”或“不等”）。
（4）完成实验后，小明沿斜面用1.8N的拉力，将重为4.5N的物体从斜面底端匀速拉到了顶端，已知斜面长1.2m、高0.3m，则斜面的机械效率是　 　。
13．某实验小组在测滑轮组机械效率的实验中得到的数据如表所示，实验装置如图所示。
实验次数 1 2 3
钩码重G/N 4 4 6
钩码上升高度h/m 0.1 0.1 0.1
绳端拉力F/N 1.8 1.6 1.8
绳端移动距离s/m 0.3 0.4
　
机械效率η 74.1% 62.5%
　
（1）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。
（2）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”）。
（3）小组同学在用第2次实验中使用的装置做第3次实验，表中第3次实验中绳端移动距离s漏记，但仍然计算出第3次的机械效率η=　 　（保留三位有效数字）。
14．小致和小红做测量滑轮组机械效率的实验，先用弹簧测力计测量钩码所受的重力G(如图甲)，再按图乙所示的连接方式组装好滑轮组并分别记下钩码和弹簧测力计的起始位置．
（1）图甲中弹簧测力计的示数为　 　 N
（2）图乙中，为了测量绳子自由端的拉力F，小致认为应该在弹簧测力计静止时读数，小红认为应该在缓慢匀速提升时读数，正确的是　 　 (选填“小致”或“小红”)．
（3）若增加物重，则所测的滑轮组机械效率将　 　
15．在学习机械效率概念后，小娟和小玉同学探讨：在不计绳重和摩擦，同一滑轮组匀速提升不同货物，提升相同高度，动滑轮重力不变，额外功不变的条件下，机械效率是否变化的问题。小娟认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，所以机械效率可能变也可能不变”；小玉认为：“物重增加，有用功增加，总功也增加，那么额外功在总功中所占比例减小，则机械效率一定增加。”俩人争执不下，决定实验验证。下表是他们利用一个滑轮组实验时，收集到的有关数据：
　 动滑轮重 G动/N 物重 G/N 物体上升距离 h/m 拉力 F/N 拉力作用点移动距离 s/m 滑轮组机械效率 η
1 0.5 1 0.1 0.5 0.3 66.7%
2 0.5 2.5 0.1 1.0 0.3 81.5%
3 0.5 4 0.1 1.5 0.3
　
（1）请分析表中数据，在图中画出此实验中滑轮组绕绳方法　 　；
（2）表中第3次实验时，滑轮组的机械效率为 　 　；
（3）实验验证，　 　（选填“小娟”或“小玉”）的说法是正确的。
16．如图所示是小聪和小红同学设计的“探究斜面机械效率”的实验装置：
Ⅰ小聪分别使用等重的木块a和小车（有轮子）完成了机械效率的测量，相关数据如表所示：
次数 物体 物重G/N 拉升高度h/m 拉力F/N 拉动距离s/m 机械效率η/%
1 木块 6 0.1 1.20 1 50
2 小车 6 0.1 0.75 1 　
（1）每个实验都有需要特别强调的注意事项，如在本实验中，用弹簧测力计拉动物体时，需要注意两点：一是拉力方向要与斜面平行；二是要让物体沿斜面做 　 　运动。
（2）第2次实验中斜面的机械效率为 　 　。小聪的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 　 　的关系，得出的结论是 　 　。
（3）Ⅱ小红同学利用木块b、木板、刻度尺、弹簧测力计等器材测得的数据如表：
实验次数 斜面倾斜 程度 木块重力G/N 拉升高度h/m 拉力F/N 拉动距离s/m 机械效率η
1 较缓 3 0.2 1.6 1 37.5%
2 较陡 3 0.3 1.8 1
　
请你根据表中的数据解答下列问题：
第2次实验中，斜面的机械效率为
　 　。
（4）小红的两次实验对比，可以研究斜面的机械效率与 　 　的关系，得出的结论是：用斜面拉同一个物体，　 　，斜面机械效率越高。
答案解析部分
1．【答案】（1）2
（2）B
（3）>
（4）0.4；83.3%
（5）变大
2．【答案】（1）匀速
（2）60；3.0
（3）A；在其它条件相同时，斜面的倾斜程度越大，斜面的机械效率越高 （或大）；（或在其它条件相同时，斜面的机械效率与斜面的倾斜程度有关）
（4）控制变量法
3．【答案】（1）
（2）被提升的钩码的重力G
（3）
钩码重力G/N 绳端拉力F/N 钩码提升的高度h/cm 绳端移动距离s/cm 滑轮组机械效率η/%
　 　 　
（4）换用质量较小的动滑轮
4．【答案】（1）90.9%；40
（2）越高
5．【答案】（1）匀速；0.6
（2）0.075；62.5%
（3）大；无关
（4）B
6．【答案】（1）0.4J；0.8；50%
（2）大
（3）小于
7．【答案】（1）匀速；2.4；83.3%
（2）减小
8．【答案】（1）匀速直线
（2）45%
（3）高（或大）
9．【答案】（1）匀速上升
（2）83.3%；增加物重
（3）越高；3
（4）2
10．【答案】（1）匀速
（2）
（3）2.4；0.3
（4）重力；大
11．【答案】（1）80.0%；
（2）越高
（3）自重不同的滑轮
12．【答案】（1）材料
（2）斜面的倾角越小
（3）1、3、4；相等
（4）62.5%
13．【答案】（1）乙
（2）越低
（3）
14．【答案】（1）2
（2）小红
（3）变大
15．【答案】（1）
（2）88.9%
（3）小玉
16．【答案】（1）匀速直线
（2）80%；摩擦力大小；其他条件相同时，斜面的机械效率与摩擦力的大小有关，摩擦力越大，机械效率越低
（3）50%
（4）斜面的倾斜程度；斜面的倾斜程度越大