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2.9 探究杠杆平衡条件、测量机械效率1（2019宿迁）以下为“探究杠杆平衡条件”实验O甲O乙B丙AOACB30（1）如图甲，把杠杆放在支架上并置于水平桌面，静止时发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端的平衡螺母向______调节。（2）如图乙，在已经调节好的杠杆左A处挂4个钩码，要使杠杆仍在水平位置平衡，应在杠杆右边离支点4格的B处挂______个相同的砝码。（3）如图丙，在杠杆左边离支点4格的C处，用弹簧测力计与水平方向成30角斜向上拉，也可使杠杆在水平位置平衡，则弹簧测力计示数为______N（每个钩码重0.5N）。【答案】右 2 2【解析】（1）把杠杆放在支架上并置于水平桌面后，发现杠杆左低右高，为了使杠杆在水平位置平衡，应将右端平衡螺母向右调节；（2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码的重为G，乙图，设在B处悬挂钩码的个数为n，由杠杆平衡条件得4G2LnG4L，解得n2，即应在杠杆右边B处挂2个钩码；（3）当弹簧测力计在C点斜向上拉（与水平方向成30角）杠杆，此时动力臂等于OC4L2L；根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2可得，测力计的示数F12N。2（2019德阳）如图所示是探究杠杆平衡条件的几个实验情景（1）挂钩码前，杠杆在如图甲所示的位置静止，此时杠杆________（选填“达到”或“没有达到”）平衡状态，接下来调节杠杆两端的螺母，使杠杆处于________。（2）如图乙所示，A点挂有2个质量均为50g的钩码、为了让杠杆在水平位置平衡，应在B点挂________个质量均为50g的钩码。（3）如图丙所示，现给你一个量程为02N的弹簧测力计，若干个50g的钩码，钩码挂在C点处，现使用弹簧测力计和钩码使杠杆在水平位置平衡，则在C点处所挂钩码的最多个数为________个。【答案】达到 水平位置平衡 3 6【解析】（1）杠杆保持静止，此时杠杆处于静止状态，达到平衡； 由图中，杠杆的右端较高，平衡螺母应向右端移动使杠杆在水平位置平衡； （2）设杠杆的一个小格为L，一个钩码重为G，因为，F1l1F2l2， 所以，2G3LnG2L，所以，n3，所以在B处挂3个钩码。 （3）为使拉力最小，动力臂要最长，拉力F的方向应该垂直杠杆向上，即竖直向上，动力臂为最长，F作用点在最左端， 根据杠杆的平衡条件，在C点处所挂钩码的最多个数 nG4LF6L，nmg4LF6L， 代入数据n0.05kg10N/kg4L2N6L， 解得，n6。 3（2019安顺）小军同学为了探究“使用动滑轮的省力情况及滑轮组的机械效率”，使用了如图所示的实验装置。实验前，小军用轻质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轻质弹簧测力计示数（见下表） 序号12345678动滑轮重G0/N1.01.01.31.01.01.01.01.0所挂钩码的重力G/N0.51.01.52.02.53.03.54.0弹簧测力计示数F/N0.81.21.31.61.82.22.32.7（1）分析实验数据可以得到在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，使用该滑轮组 （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与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为 （3）小军同学又研究了滑轮组水平拉动物体的情况，用另一组滑轮组将重为50N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，请在图中画出最省力的绕线方法物块移动的距离为 cm；若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，该滑轮组的机械效率为 。【答案】（1）不省力；（2）F；（3）如图所示；3.10；60【解析】（1）分析表中序号为1、2的两组数据可以得到在动滑轮的重力大于或等于物体的重力的条件下，测力计示数大于所挂钩码的重力G，故此时使用该滑轮组不省力；（2）由图1可知n2，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与被提升钩码重力G以及动滑轮重力G0的关系为F；（3）用另一组滑轮组将重为50N的物块从位置A匀速直线拉到位置B，当绳子的有效段数最多为3时，最省力，如下图所示由图知，物块移动的距离为44.10cm41.00cm3.10cm；若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，该滑轮组的机械效率为10060。4（2019绥化）如图是智慧小组“测滑轮组的机械效率”的实验装置。测得的实验数据如表。（1）实验过程中，应竖直向上 拉动弹簧测力计。（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是 。（3）分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重 ，滑轮组的机械效率越高。（4）若在第三次实验中，物体上升的速度为0.1m/s，则拉力F的功率为 W（5）创新小组也利用重为1N、2N、4N的物体进行了三次实验，每次测得的机械效率均大于智慧小组的测量值，则创新小组测量值偏大的原因可能是 。（填字母）A测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方B弹簧测力计每次拉动物体时均加速上升C所使用的动滑轮的重力小于智慧小组【答案】（1）匀速缓慢；（2）74.1；（3）越大；（4）0.54；（5）C【解析】（1）实验过程中，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，系统处于平衡状态，拉力等于测力计示数；（2）第三次实验中滑轮组的机械效率是74.1；（3）纵向分析表中实验数据可知，同一滑轮组，物重越大，滑轮组的机械效率越高；（4）若在第三次实验中，F1.8N，物体上升的速度为0.1m/s，则绳子自由端的速度v30.1m/s0.3m/s，则拉力F的功率为PFv1.8N0.3m/s0.54W；（5）A、测拉力时，弹簧测力计未调零，指针指在零刻度线下方，拉力测量大了，机械效率变小，不符合题意；B、弹簧测力计每次拉动钩码时均加速上升，拉力变大，机械效率变小，不符合题意；C、使用的动滑轮的重力小于智慧小组，克服动滑轮做的功减小，额外功减小，机械效率变大，符合题意，故选C。 52019淄博在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。实验次数滑轮材质钩码重G/N提升的高度h/m有用功W有用/J拉力F/N绳端移动的距离s/m总功W总/J机械效率1铝10.10.10.60.30.18562铝20.10.21.00.30.3673铝20.20.41.00.60.6674塑料20.20.40.80.60.48835塑料20.20.42.10.20.4295比较1和2两次实验发现在所用滑轮组一定时，提升的钩码 ，机械效率越高。比较3和4两次实验发现滑轮组的机械效率还与 有关。比较 两次实验发现在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。第5次实验室利用了图的装置完成的，判断依据是 。利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。（2）小明利用图丙装置实验发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。（3）实验表明额外功越小，总功越接近有用功进一步推理得出假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都 。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是。A、焦耳定律B、牛顿第一定律C、阿基米德原理D、欧姆定律【答案】（1）重力越大；动滑轮的重力；2、3；1、绳子的效段数为1；80；（2）减小接触面粗糙程度；（3）不省功；B【解析】（1）比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系；根据GmgVg，比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系；比较 2、3两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系；根据n确定绳子的效段数分析；根据求出滑轮组的机械效率；（2）通过减小接触面粗糙程度的方法可减小摩擦；（3）物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法。（1）比较1和2两次实验发现在所用滑轮组相同，提升物体的重力越大，机械效率越高，即所用滑轮组一定时，提升的钩码重力越大，机械效率越高；比较3和4两次实验知，提升物体的重力相同，两滑轮的材质不同，而体积相同，根据GmgVg，两滑轮的重力不同，发现滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关；比较 2、3两次实验发现在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。第5次实验室利用了图乙的装置完成的，判断依据是n1，绳子的效段数为1；利用图甲的装置，把重4N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为10080；可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。（2）小明利用图丙装置实验发现斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用 减小接触面粗糙程度的方法减小摩擦，从而提高斜面的机械效率。（3）实验表明额外功越小，总功越接近有用功进一步推理得出假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械不省功（采用了理想化推理法）ACD、焦耳定律、阿基米德原理、欧姆定律可通过实验直接验证，B、而牛顿第一定律不能用实验直接验证，是在实验的基础下推理得出的，故选B。 6. 2019聊城下面是小聪利用刻度均匀的匀质杠杆进行探究“杠杆平衡条件”的实验。（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到______位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，这时应将平衡螺母向______（选“左”或“右”）端调节。（2）调节平衡后，在杠杆B点处挂6个钩码，如图甲所示，则在A点处应挂______个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。（3）图乙是小聪利用弹簧测力计做的某次实验情景，已知杠杆每格长5cm，钩码每个重0.5N，请将弹簧测力计的示数填入下表。实验序号动力F1/N动力臂L1/m阻力F2/N阻力臂L2/m1______0.153.00.10上述实验数据不符合杠杆平衡条件，出现问题的原因是______。【答案】水平 右 4 3.8 弹簧测力计没有竖直向下拉【解析】（1）实验前为方便测量力臂，应将杠杆调节到水平位置平衡，将杠杆的中点置于支架上，当杠杆静止时，发现杠杆左端下沉，右端偏高，这时应将平衡螺母向右端调节。 （2）如图甲所示，在杠杆B点处挂6个钩码，设在则在A点处应挂n个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡； 设每个钩码重为G，每个小格为L，根据杠杆的平衡条件F动l动F阻l阻 6G2LnG3L，故n4， 即在A点处应挂4个同样的钩码，杠杆仍然在水平位置平衡。 （3）弹簧测力计每一个大格代表1N，每一个小格代表0.2N，示数为3.8N。 弹簧测力计没有竖直向下拉，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力臂变小，小于动力点到支点的距离，动力臂变小。 故答案为（1）水平；右；（2）4；（3）3.8；弹簧测力计没有竖直向下拉。（1）在调平杠杆平衡时，杠杆的哪端高，平衡螺母要向哪端移动； （2）根据杠杆的平衡条件求解；（3）弹簧测力计读数时，先观察量程，然后根据指针所在位置进行读数。当弹簧测力计竖直动力臂等于动力点到支点的距离，当弹簧测力计倾斜拉杠杆时，力臂变小，小于动力点到支点的距离。实验室中的杠杆上都标有刻度值，只有杠杆在水平位置平衡时，力臂的长度才可以直接通过读刻度值得出。当力倾斜作用在杠杆上，力臂变小，这是经常考查的内容。 72019巴彦淖尔如图是“利用杠杆测量石块密度”的实验。（水1.0103kg/m3）（1）在实验前，杠杆静止在图甲所示的位置，此时杠杆处于 （选填“平衡”或“不平衡”）状态；要使杠杆在水平位置平衡，应将平衡螺母向 调节，这样做的目的是 ，并消除杠杆自重对实验的影响。（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积 石块的体积。（3）将石块从溢水杯中取出，擦干后放入另一相同小桶B中，将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，则石块密度的测量值为 kg/m3；若考虑小桶重力，石块的实际密度将比上述测量值 。【答案】（1）平衡；右；便于从杠杆上测量力臂；（2）等于；（3）2.6103；偏大【解析】（1）杠杆静止在如图甲所示位置，杠杆处于静止状态，所以此时杠杆处于平衡状态；调节杠杆在水平位置平衡，目的是便于从杠杆上测量力臂，同时是为了让杠杆的重心在支点上，可避免杠杆自重的影响；杠杆的右端上翘，平衡螺母向上翘的右端移动；（2）在溢水杯中装满水，如图乙所示，将石块缓慢浸没在水中，让溢出的水流入小桶A中，此时小桶A中水的体积等于石块的体积；（3）将装有水和石块的A、B两个小桶分别挂在调好的杠杆两端，移动小桶在杠杆上的位置，直到杠杆在水平位置回复平衡，如图丙所示。此时小桶A、B的悬挂点距支点O分别为13cm和5cm，若不考虑小桶重力，根据杠杆平衡条件可知，G石L1G水L2，即m石gL1m水gL2，石V石gL1水V水gL2，石V石L1水V水L2，因为倒出的水的体积就是石块的体积，即V石V水，则石块的密度石 水1103kg/m32.6103kg/m3；当将石块从水中拿出时，石片上会沾有水，因为体积没变，质量偏大。由可知，测量结果偏大。 8. 2019黄石探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素，实验装置如图所示，数据如下表所示。1请把表格中三个未完成的空补充完整。2甲同学根据表格数据可以得出钩码重力逐渐增大，滑轮组机械效率________选填“增大”、“减小”或“不变”。请你解释出现这种现象的原因______________。3乙同学进一步研究，测出动滑轮的质量为100g，根据表格中的数据得出总功总是大于有用功与克服动滑轮重力的功之和，即W总W有W额，他猜测还有______________因素影响机械效率。答一种因素即可4丙同学计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值WW总W有一W轮，通过比较第1、2和_______组的数据，发现重物的重力越大，差值W_________选填“越大”、“越小”或“不变”，请你利用所学知识对此作出解释__________________。【答案】（1）如上表所示；（2）增大；动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大；（3）绳重、各种摩擦；（4）4；越大，所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。【解析】（1）由表中数据，第3次实验的有用功W有Gh2N0.3m0.6J；绳子有效段数为2，根据snh，绳子自由端移动的距离s2h20.3m0.6m，总功W总Fs1.7N0.6m1.02J；机械效率59；次数钩码重力（N）提升高度（cm）有用功（J）拉力（N）总功（J）机械效率11.0400.41.10.884521.5400.61.41.125432.0300.6 1.71.02 59 42.5401.02.01.6063（2）纵向比较表中数据，钩码重力逐渐增大，滑轮组的机械效率增大；原因动滑轮重力不变，随着钩码重力增大，有用功在总功中所占的比例增大，机械效率变大。（3）实验中，额外功为克服动滑轮重力做的功与克服绳重、各种摩擦做的功之和，即绳重、各种摩擦也会影响机械效率；（4）在计算出每一组总功与有用功和克服动滑轮重力的功的差值WW总W有W轮，即克服绳重和绳子与轮之间的摩擦做的功时，要控制物体提升的高度相同，故应通过比较第1、2和4组的数据；W1W总1W有1W轮0.88J0.4JG轮h0.48JG轮h；W2W总2W有2W轮1.12J0.6JG轮h0.52JG轮h；W3W总3W有3W轮1.60J1.0JG轮h0.6JG轮h；故重物的重力越大，差值W越大，原因是所挂钩码增多，摩擦力增大，额外功增多。9. 2019济宁请你设计两种方案并分别在图11中标出钩码的个数和位置,使杠杆在水平位置平衡。【答案】见解析【解析】设一个钩码重力为G，杠杆上一个格为L，杠杆左边受到的力F14G，其力臂L13L，杠杆左边力和力臂的乘积F1L14G3L12GL；为使杠杆平衡，杠杆右边力和力臂的乘积F2L212GL；方案一杠杆右边受到的力F23G，其力臂L24L，杠杆右边力和力臂的乘积F2L23G4L12GL；方案二杠杆右边受到的力F24G，其力臂L23L，杠杆右边力和力臂的乘积F2L24G3L12GL；如图所示方案三杠杆右边受到的力F26G，其力臂L22L，杠杆右边力和力臂的乘积F2L26G2L12GL。10. 2019烟台如图所法，按头尾分检理顺筷子是餐馆工作人员日常工作之一。工作强度虽不大，但太浪费时间。聪明的小明为工作人员设计了如图所示的分检操作步骤，工作效率特别高。这个方案应用到的物理知识有_________。第一步把杂乱无章的筷子平放在托盘上第二步用一只筷子把平放的筷子轻轻往前推动第三部当部分筷子一端下沉后，收起上翘筷子【答案】力可以改变物体的运动状态和杠杆的平衡条件【解析】由操作步骤二知，用一只筷子将平放的筷子往前推，这些筷子会跟着一起运动，这是因为力可以改变物体的运动状态；因为筷子一头粗一头细（一头重一头轻），由操作步骤三知，粗端在前的筷子会下沉，其细端会翘起，这里应用到了杠杆的平衡条件。112019扬州如图甲所示是路边交通指示牌，通过横杆A、B与立柱相连，细心的小明发现路边的立柱都是空心圆柱而不是空心方柱。BA甲 乙1m4m（1）小明猜想可能是空心圆柱比空心方柱的抗压能力强。为此设计了下面的探究活动，如图乙所示，分别在圆纸管和方纸管上面施加压力，观察并记录纸管的形变情况，如下表所示；压力/N类型36912圆纸管完好完好完好完好方纸管完好完好轻度瘪严重瘪（2）图甲中指示牌和立柱的总质量是300kg，长为4m，高为2.5m，AB间距离为1m。（忽略指示牌与立柱之间的距离，g取10Nkg）立柱对横杆B的作用力的方向是，大小是N。横杆B对立柱压力的受力面积为400cm2，则横杆B对立柱的压强是Pa。立柱固定在地面上，为了增加立柱的稳定性，最好在立柱底座的（左右）侧增加固定螺丝。（3）请你写出生活中应用本实验结论的一个实例。【答案】（1）质量；（2）水平向左；6103；1.5105；右；（3）各种管道、笔管等（合理即可）【解析】根据控制变量法，除了压力不同，其余条件应均相同，则质量应相同；重力竖直向下，则横杆对立柱作用水平向右，力的作用是相互的，故立柱对横杆B的作用力水平向左，Gmg300kg10N/kg3103N，由F1L1F2L2得F1m3103N2m，解得F6103N，横杆B对立柱压强p 1.5105Pa，整体重心偏向左边，有向左倒的趋势，则应在右侧加固螺丝；生活中各种管道、壁管等应用了该原理。122019百色在探究“杠杆平衡的条件”实验中，所用的实验器材有杠杆（每小格均等长）、铁架台、刻度尺、细线和若干个重力1N的钩码。（1）为了便于测量力臂要将如图甲所示杠杆调节在水平位置平衡，应将平衡螺母适当往 （选填“左”或“右”）调；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，由此可得杠杆的平衡条件为 。实验中进行多次实验的目的是 （选填“A”或“B”）；A取平均值减少误差 B使实验结论具有普遍性（3）将图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，则杠杆 （选填“保持平衡”、“左端下沉”或“右端下沉”）；（4）如图所示，用细绳竖直向上拉，使杠杆在水平位置平衡，则拉力F为 N；保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；（5）在生活、生产中经常应用到杠杆的平衡条件，例如用天平测量物体的质量。某次用天平测量物体质量时，如图所示，则物体的质量为 g。【答案】（1）右 （2）F1 L1 F2 L2（动力动力臂阻力阻力臂 B （3）左端下沉 （4）1 变大 （5）72【解析】（1）由图知，右端偏高，为使杠杆在水平位置平衡，需要将平衡螺母向右调节；（2）杠杆调节好后，进行了三次实验，实验情景如图乙、丙、丁所示，以两边钩码的重力分别为动力F1和阻力F2，对应的力臂为L1和L2，分析上述数据，可得出的杠杆的平衡条件是F1l1F2l2（或动力动力臂阻力阻力臂）；本题为探究性实验，实验中多次实验，是为了得出普遍性结论，避免偶然性，故选B；（3）如图丁所示杠杆两边的钩码各撤掉1个，左端2G4L8GL，右端G6L6GL，左端大于右端，故左端下沉；（4）设杠杆每个格的长度为L，每个钩码的重力为G1N，根据杠杆的平衡条件F1L1F2L2，2G2LF4L，解得FG1N，保持杠杆平衡，将细绳转到虚线位置时，拉力F向左倾斜时，此时F的力臂变短，根据杠杆的平衡条件，力变大；（5）在天平的标尺上，1g之间有5个小格，一个小格代表的质量是0.2g，被测物体的质量为50g20g2g72g。132019锦州在探究“杠杆的平衡条件”的实验时（1）首先，调节杠杆上的 ，使杠杆在不挂钩码时，处于水平平衡状态，这样做是为了在实验时便于测量 。（2）杠杆调节水平平衡后，在杠杆上的A处挂两个钩码，B处挂三个同样的钩码杠杆再次平衡。若在杠杆两侧的钩码下方各增挂一个相同的小金属球，如图所示，则杠杆会 （填“向左倾”、“向右倾”或“仍保持水平”）（3）完成上述实验后，同学们对小金属球的密度是多少，产生了浓厚的探究兴趣。于是他们取来天平和量筒进行了如下操作把天平放在水平桌面上，将 拨至标尺左端零刻度处，再调节天平平衡。用天平测小金属球的质量，天平平衡时右盘中的砝码的克数及游码的位置如图乙所示，则小金属球的质量为 g。用量筒测得小金属球的体积，如图丙所示，小金属球的体积为 cm3。小金属球的密度是 g/cm3。【答案】（1）平衡螺母；力臂；（2）向左倾；（3）游码；39；5；7.8【解析】（1）实验前先要调节杠杆上的平衡螺母使杠杆在水平位置平衡，使杠杆平衡的目的有两个一是避免杠杆重力对杠杆转动的影响；二是便于测量力臂的长度；（2）设一个钩码的重力为G，杠杆一个小格的长度为L，在杠杆上的A处挂两个钩码，B处挂三个同样的钩码杠杆平衡，即2G3L3G2L若在杠杆两侧的钩码下方各增挂一个相同的小金属球，设金属球的重力为G，左端（2GG）3L6GL3GL，右端（3GG）2L6GL2GL，左端大于右端，故左端下沉；（3）把天平放在水平桌面上，将游码拨至标尺左端零刻度处，再调节天平平衡；小金属球的质量为m20g10g5g4g39g。小金属球的体积为V30mL25mL5mL5cm3。小金属球的密度是7.8g/cm3。14（2019随州）物理实验兴趣小组间开展竞赛活动，甲组出题乙组用实验的方法解答。甲组用布帘将一个滑轮组遮蔽（如图），乙组同学通过测量滑轮组下方所挂重物重力为G，重物被匀速提升的高度为H，乙组同学施加在滑轮组绕绳的自由端的拉力为F，该自由端移动的距离为h；通过3组实验（数据见下表）乙组同学探究出“布帘背后的秘密”。假设你是乙组成员请判断动滑轮实际被使用的个数是 （选填“一个”或“两个”）；滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为 （选填“1N”、“2N”或“3N”）；当提升重物重力为G4.0N时，该滑轮组的机械效率最接近 （选填“80”、“33”或“25”）；乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，请你提出一条产生误差的原因 。【答案】一个；1；80；绳与轮之间存在摩擦。【解析】（1）根据n求出绳子的有效段数，据此分析；（2）若不考虑摩擦，F，据此求解；（3）由表中数据知求出第1次实验的机械效率；因机械效率随提升物重的减小而变小，当提升重物重力为G4.0N时，该滑轮组的机械效率应略小于第1次的机械效率；（4）从绳与轮之间存在摩擦考虑。解（1）绳子的有效段数n3，故动滑轮实际被使用的个数是一个（若是两个，有效段数为4或5）；（2）若不考虑摩擦，则F，滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为G动3FG2N35N1N；即滑轮组中所有动滑轮（及动滑轮间的连接物）总重力约为1N；（3）由表中数据知，第1次实验的机械效率为83.1，因机械效率随提升物重的减小而变小，当提升重物重力为G4.0N时，该滑轮组的机械效率应略小于83.1，故最接近80；（4）乙组同学发现实验数据不像“理想模型”那样完美，产生误差的原因绳与轮之间存在摩擦。152019自贡小明和小强在测“滑轮组机械效率”的实验中，一同学组装好如图所示实验装置，他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置。（1）实验时，小明 竖直向上拉动弹簧测力计，使钩升高，弹簧测力计读数为0.5N；同时小强也用刻度尺测出钩码被提升的高度为10cm，以上测量结果准确无误，其他被测物理量和计算数据记录如表钩码重G/N弹簧测力计提升的高度h/m有用功W有/J总功W总/J机械效率10.20.10.1100（2）小明和小强通过计算得出该滑轮组机械效率为100，他们意识到出现了错误，请你帮他俩找出错误的原因 。（3）该滑轮组的机械效率实际为 。（4）在实验中，若将钩码的重增加到6N，则该滑轮组的机械效率将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。F【答案】（1）匀速；（2）绳子自由端移动的距离应该是0.3m，不等于0.2m；（3）66.7；（4）变大【解析】（1）小明在进行实验时，应竖直向上匀速拉动弹簧测力计，此时绳子的拉力等于测力计示数。（2）由图示滑轮组可知，滑轮组承重绳子的有效股数n3；已知钩码上升高度h0.1m，则测力计移动距离snh30.1m0.3m，由表中实验数据可知，测力计移动距离为0.2m，测力计移动距离错误，从而导致滑轮组效率错误。（3）滑轮组的机械效率10066.7。（4）提升的钩码重增加到6N，有用功增加，有用功在总功中的比重增大，则该滑轮组的机械效率将变大。16. 2019遂宁在“测量滑轮组机械效率”的实验中，某组同学选择了如图所示的两种滑轮组进行多次实验，记录的实验效据如下表实验次数钩码重G/N钩码上升高度H/cm拉力F/N绳端移动距离s/cm机械效率10.5103021.5100.83062.530.5100.54025.041.5100.74053.6（1）根据表中数据可以判断出第一次实验所选择的是______（选填“甲”或“乙”）滑轮组。（2）在第一次实验中，当______拉动滑轮组时，弹簧测力计示数如图丙所示，拉力F为______N；该次实验滑轮组的机械效率是______（计算结果精确到0.1）。（3）机械效率是机械性能好坏的重要标志结合生产生活实际，分析实验数据可知，下列提高机械效率的措施不可行的是______（选填符号）。A增加所提物重 B减轻机械自重 C机械加润滑油 D增加重物上升高度【答案】甲 竖直向上匀速 0.4 41.7 D【解析】（1）由表中第一次实验数据可知，钩码上升的高度h10cm，绳端移动的距离s30cm，由snh可得，绳子的有效股数n 3，由图可知，甲滑轮组绳子的有效股数为3，乙滑轮组绳子的有效股数为4，所以，第一次实验所选择的是甲滑轮组；（2）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计的，这样示数才会稳定，所读出的数值才等于拉力的大小；由图丙可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，拉力F0.4N，该次实验滑轮组的机械效率10010041.7；（3）A由1、2或3、4两组数据可知，用相同的装置提升物体的重力越大，滑轮组的机械效率越大，故A可行；B由1、3或2、4两组数据可知，用不同的状态提升相同的物体上升相同的高度时，机械自重越小，滑轮组机械效率越大，故B可行；C机械加润滑油，提升重物时减小了额外功，根据100100可知，滑轮组的机械效率越大，故C可行；D由100可知，滑轮组机械效率与物体提升的高度无关，故D不可行。故选D。故答案为（1）甲；（2）竖直向上匀速；0.4；41.7；（3）D。（1）根据表中第一次实验数据可知钩码上升的高度和绳端移动的距离，根据snh求出绳子的有效股数，然后与甲乙装置绳子的有效股数相比较得出答案；（2）实验中要匀速拉动弹簧测力计，这样示数才与拉力相同，并有利于准确读数；根据弹簧测力计的分度值读出拉力的大小，利用100求出该次实验滑轮组的机械效率；（3）分析表格数据得出影响滑轮组的因素和利用100100、100得出提高滑轮组机械效率的方法。本题考查了滑轮组机械效率的测量实验，涉及到实验的注意事项、弹簧测力计的读数、机械效率的计算等，分析数据得出有用的信息是关键。172019眉山为了探究斜面的机械效率与斜面倾斜程度之间的关系，探究小组的同学利用木板、刻度尺、弹簧测力计、木块等器材设计了如图所示的实验装置。实验测得的数据如下表请你根据表中的数据解答下列问题（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做______运动，该过程中木块的机械能______（选填“变大”、“不变”或“变小”）。（2）第2次实验中，斜面的机械效率为______，斜面对木块的摩擦力为______N。（3）斜面的机械效率与斜面的倾斜程度之间的关系是______。（4）试列举出生活中利用斜面的一个实例______。【答案】匀速直线 变大 50 0.9 斜面越陡，其机械效率越高 盘山公路【解析】（1）实验中要求用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，动能不变，因木块高度变大，重力势能变大，该过程中木块的机械能变大；（2）第2次实验中，斜面的机械效率 10050。在第2次实验中，有用功W有Gh3N0.3m0.9J，总功W总Fs1.8N1m1.8J，额外功W额W总W有1.8J0.9J0.9J，根据W额fs可得摩擦力f 0.9N；（3）由表中数据可知斜面越陡，其机械效率越高；（4）生活中利用斜面的实例盘山公路。故答案为（1）匀速直线；变大；（2）50；0.9；（3）斜面越陡，其机械效率越高；（4）盘山公路。（1）实验用沿斜面向上的力拉着木块在斜面上做匀速直线运动，测力计示数才恒定；动能大小与物体的质量和速度大小有关，重力势能大小与物体的质量和举高的高度有关，据此分析；（2）根据表中数据，由100求出第2次实验中斜面的机械效率；在第2次实验中，求出额外功，根据W额fs可得摩擦力（3）由表中数据得出结论；（4）生活中利用斜面的实例盘山公路。本题为斜面机械效率的测量实验，考查了斜面摩擦力的计算、机械效率的计算、影响机械能大小的因素及数据分析能力。182019潍坊李华利用生活中常见物品巧妙地测出一石块的密度，实验过程如下A取一根筷子，用细线将其悬挂，调节悬挂位置，直至筷子水平平衡，悬挂位置记为O点，如图甲所示；B将矿泉水瓶剪成烧杯形状，倾斜固定放置，在瓶中装水至溢水口处，用细线系紧石块，将石块缓慢浸入水中，溢出的水全部装入轻质塑料袋中，如图乙所示；C取出石块，擦干水分；将装水的塑料袋和石块分别挂于筷子上O点两侧，移动悬挂位置使筷子仍水平平衡，用刻度尺分别测出O点到两悬挂点的距离l1和l2，如图丙所示。（1）已知水的密度为水，则石块密度石_____（用字母
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