?=?F浮G-F2G-F2==?水G-F V排g1gG-F1?水g
9.某小组在“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.
(1)实验中应沿竖直方向_____缓慢拉动弹簧测力计.
(2)小组同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为他的想法_____(选填“正确”或“不正确”),因为她没有考虑到_____对滑轮组机械效率的影响.
(3)用丁图装置进行实验,得出表中第4次实验数据,请将表中的两个数据填写完整______.
(4)通过比较_____两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关(填实验次数的序号)
(5)通过比较_____两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高.(填实验次数的序号)
(6)通过比较3、4两次实验数据可得出结论:_________________________________ 【答案】匀速 不正确 摩擦 0.4;80% 1、2 2、3 不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高(或不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低 【解析】 【详解】
(1)实验中应沿竖直方向匀速缓慢拉动弹簧测力计,这样测力计示数才等于拉力大小; (2)在弹簧测力计静止时读出了数据,由于不会克服轮与轴、绳与轮之间的摩擦,所以测力计示数偏小,他的想法是不正确的;
(3)丁图中,绳子的有效段数为n=4,绳端移动距离
s=nh=4×0.1m=0.4m
滑轮组的机械效率
η=
W有W总=Gh8N?0.1m?=80% FS2.5N?0.4m(4)绳端移动距离与物体升高的高度的关系为s=nh,所以,结合表中数据可知实验1、2、3中绳子的有效段数分别为2、3、3;再结合钩码的重力可知,实验1、2、3分别是用甲、乙、丙装置做的实验,根据控制变量法,研究同一滑轮组的机械效率与绳子段数的关系时,要控制提升物体的重力相同、滑轮个数也相同,只改变绳子的有效段数,所以应比较1、2两次实验数据;通过比较1、2两次实验数据得出结论:使用同一滑轮组提升同一重物时,滑轮组的机械效率与绳子段数无关;
(5)研究同一滑轮组提升重物时,机械效率与物重的关系时,要控制滑轮个数相同、绳子的段数相同,只改变物体的重力,故通过比较2、3两次实验数据得出结论:同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。
(6)通过比较3、4两次实验数据,即对应的图丙、图丁两装置,滑轮组不同,提升的重物相同,动滑轮越重机械效率越小,故可得出结论:不同滑轮组提升相同重物时,动滑轮越轻,滑轮组的机械效率越高。
10.某实验小组利用图中装置探究杠杆机械效率,实验主要步骤如下:
(1)用轻绳悬挂杠杆的一端使其能绕O点转动,O点即为杠杆的_______点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用一个弹簧测力计使杠杆水平,弹簧测力计所给方向为_______向上;
(2)竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升,在此过程中,弹簧测力计的示数为F,利用刻度尺测出A、B两点上升的高度分别为h1和h2.
(3)杠杆机械效率表达式为______________(用所给物理量和符号表示);
(4)若在杠杆的承受范围内,将A点钩码重增加,杠杆的机械效率将会_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)本次实验中,若不更换杠杆,且提升钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是________;
(6)若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将原来的钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将会_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(7)若某同学用此装置研究“杠杆平衡条件”实验,发现不挂钩码时弹簧测力计仍有示
数,这是因为杠杆有_______。
Gh1?100% 变大 摩擦力的大小 变大 自重 【答案】支 竖直 Fh2【解析】 【详解】
(1)[1]杠杆绕固定点O点转动,所以O点为杠杆的支点;
[2]当在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用一个弹簧测力计使杠杆水平,为了保证杠杆能处于水平位置,弹簧测力计最小力的方向应该竖直向上; (3)[3]杠杆机械效率为:
??W有Gh?100%=1?100% W总Fh2(4)[4]根据(3)得到的杠杆机械效率表达式可知,在其它条件不变时,增加A点钩码重,有用功增大,机械效率变大;
(5)[5]若不更换杠杆,且提升钩码重一定,即物体做的有用功不变,额外功影响机械效率,额外功是杠杆克服摩擦力和本身自重做的功,所以当提升钩码重一定时,摩擦力的大小是影响杠杆机械效率的主要因素;
(6)[6]杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆做额外功,
W有?W额?W总,
设杠杆重心升高的距离为h1,所以
Gh1+G杠h=Fh2,
G不变,h1不变,G杠不变,钩码从A点到C点,钩码还升高相同的高度,杠杆上升的角度减小,杠杆升高的距离h变小,所以Gh1+G杠h变小,所以Fh2也变小。根据?=分母变小,分子不变,所以机械效率变大;
(7)[7]探究杠杆的平衡条件实验时,不能忽略杠杆自身的重力,在不挂钩码时,弹簧测力计也会有示数。
Gh1,Fh2
11.小余同学在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,首先往溢水杯中装满了水,然后在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,溢出的水全部流入旁边的小桶中.实验过程如图甲. (1)圆柱体的重力为_________ N.
(2)比较图_________可得:当圆柱体浸没在水中继续下降的过程中,受到的浮力与深度无关.
(3)比较(a)(b)(c)三图可得:浸在同一液体中的物体受到的浮力大小跟_________有关.
(4)小余完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制成图乙所示的弹簧测力计示数F与物体下降深度h的F-h图像.实验表明,浸在液体中的物体,受到的浮力大小还跟_________有关,此液体的密度为_________ kg/m3.
(5)利用浮力和杠杆的知识,小颖发明了密度秤.如图丙所示,轻质杠杆AB可绕O点转动,在A、B两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D(边长为10cm,重力为
20N),OA=10cm,OB=8cm,向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没在液体中,移动物体D使杠杆在水平位置平衡,在OB上便可以标出不同液体的密度值.
①当物体C浸没在水中时,物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,那么OE的长度为_______cm,在E点标上?水?1.0?10kg/m; ②该密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3; ③OB上的刻度是否均匀:_________ (选填“是”或“否”)
【答案】6 c和d 排开液体的体积 液体的密度有关 800 5 400 是 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]由图(a)知,弹簧测力计在空气中时示数是6N;可知物体的重力是6N; (2)[2]要探究物体浸没后受到的浮力与深度的关系,需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同,改变浸没的深度,故图(c)(d)符合题意;
(3)[3]比较(b)(c)两图,物体都浸在水中,即液体密度相同,圆柱体浸入水中的体积(排开液体的体积)增大时,测力计的示数减小,由称重法可知物体受到浮力增大;所以,比较(a)(b)(c)三图可得出结论:浸在同一种液体中的物体受到浮力的大小跟排开液体的体积有关;
(4)[4]由图ac可知,圆柱体浸没在水中后所受浮力:
33
F浮?G?F?6N?1N?5N
由图乙知,圆柱体浸没在另一液体中时测力计的示数为2N,则:
F浮??G?F??6N?2N?4N
由实验可知,浸没在不同液体中的浮力不相等,即浸在液体里的物体受到的浮力大小还与液体的密度有关; [5]由F浮??液gV排得:
V排?F浮 ?液g同一物体浸没在水中和另一液体中时排开液体的体积相等,则:
F浮F'?浮 ?水g?液g代入数据:
5N4N?
1.0?103kg/m3?10N/kg?液?10N/kg解得:
?液?0.8?103kg/m3
(5)①[6]由图知:B端所受得力等于重物D对杠杆的拉力,大小等于物体D的重力,即:
FB?GD?20N
当物体C浸没在水中时,受到的浮力为:
3F浮??水gV排?1.0?103kg/m3?10N/kg?(0.1m)?10N
物体C受到的力:A点对C的拉力FA、浮力、重力;故物体C受到的拉力为:
FA?GC?F浮C?20N?10N?10N
此时物体D移动到E点时杠杆恰好水平静止,由杠杆平衡条件得:
FA?OA?FD?OE
所以OE的长度:
OE?FA?OA10N?10cm??5cm FD20N②[7]液体密度越小,浮力越小,拉力越大,根据Fl11?F2l2 知:在l1、F2不变时,拉力F1越大,l2越大,最大为OB,为8cm;根据杠杆平衡条件得:
FA?OA?FB?OB
所以:
FA??OB8cm?FB??20N?16N OA10cm物体C受到的力:A点对C的拉力FA?、浮力F浮C?、重力;故物体C受到的浮力为:
上海田林第三中学物理第十一章 简单机械和功单元培优测试卷
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