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在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,小明同学猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮...

在探究滑轮组的机械效率与哪些因素有关时,小明同学猜想滑轮组的机械效率可能与动滑轮重、物重和物体上升的高度等因素有关。他首先将弹簧测力计示数调零,然后分别组装成如图甲、乙、丙所示的滑轮组,依次进行了三次实验,探究得到的实验数据如表:

实验

次数

物重

N

物体上

升的高

度(m

拉力

N

绳子自由

端移动的

距离(m

机械效

率(%

1

2

0.1

0.8

0.3

83.3

2

2

0.1

0.6

0.5

______

3

4

0.1

1.1

0.5

72.7

 

(1)请计算第二次实验时的机械效率并填入表格中。

(2)比较第12次实验数据得出:用不同的滑轮组提升相同的物体,动滑轮越重,其机械效率越______(选填“高”或“低”)。

(3)比较第23次实验数据得出的结论是:______

(4)请你用物理原理或公式推导,判断滑轮组的机械效率是否与物体上升的高度有关:______

(拓展)按第一组实验数据,若不计绳重及摩擦,则动滑轮重为______N,要使该滑轮组达到省力效果,则提升的物体重力不得小于______N

 

66.7 低 同一个滑轮组,提起的物体越重,机械效率越高 无关,η=×100%=×100%=×100% 0.4 0.2 【解析】 (1)根据表中数据代入公式得,η=×100%=×100%=×100%≈66.7%;(2)实验1中,绳子段数n1===3,用甲图完成实验;实验2中,绳子段数n2===5,用乙图完成实验。1、2两次实验装置不同,提起的物体重力相同,升高的高度相同,所做的有用功相同,但第2次由于克服动滑轮重力做功大于第1次克服动滑轮重力做的功,所以第2次机械效率低。所以比较1、2两次实验得出的结论是:用不同的滑轮组提起相同的物体,动滑轮越重机械效率越低;(3)比较2、3两次实验,由于===5,所以两次使用同一滑轮组,但第3次提起的物体比第2次提起的物体重力大,机械效率也大,所以得出的结论是:使用同一滑轮组,提起的物体越重,机械效率越高;(4)由于绳子移动的距离与物体移动距离h的关系是:s=nh,所以机械效率η=×100%=×100%=×100%,可见机械效率的高低与物体上升的高度无关;【拓展】不计绳重和摩擦,额外功来自克服动滑轮重力做功,第一次实验中,W额外=F1s1-G1h1=0.8m×0.3m-2N×0.1m=0.04J,所以动滑轮重力G动===0.4N;要使该滑轮组达到省力的效果,需满足F0.2N,所以提升物体的重力不得小于0.2N。  
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考点分析:
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小明在探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验中,做了如图所示的实验,将一圆柱形物体A逐渐浸入到密度为ρB的液体B中,并观察弹簧测力计的示数。

(1)由实验可知物体A浸没在液体B中时所受的浮力是________N

(2)分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论:___________________________

(3)已知烧杯底面积为100 cm2,不计烧杯厚度,当A浸没在液体B中后(液体未溢出),如图丙,烧杯底受到的液体B压力比未放入A时增加了________N,液体B对烧杯底的压强增大了________Pa

(拓展)小明将图烧杯中的液体B换为水后,又将物体A逐渐浸入烧杯中,通过记录物体A下表面距水面的高度h和弹簧测力计示数F绘制出如图所示的图像;

①请你根据图实验,将物体A下表面距液体B液面的高度h和弹簧测力计示数F的关系用虚线绘制在图中;

______

②结合上述实验和图像可计算出液体B密度ρB________kg/m3(ρ1×103 kg/m3 g10 N/kg)

 

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在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图BCDEF所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:

实验步骤

B

C

D

E

F

弹簧测力计示数/N

2.2

2.0

1.7

1.7

1.9

 

 

1)分析比较实验步骤A_____,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较ABCD可知:浮力大小与物体_____有关;分析实验步骤AEF可知:浮力的大小还与_____有关.

2)分析实验数据可知,F中液体密度_____(选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度.

3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是_____N,金属块密度为_____kg/m3.(水的密度ρ1.0×103kg/m3g10N/kg

 

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小薇同学制作了如图1所示的探头进行了液体压强和浮力的综合探究。

1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越__________

2)实验时的情形如图2所示,比较甲图和__________图,可以初步得出结论:在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大;

3)比较图2甲图和丙图,可以初步得出结论:液体内部压强与液体__________有关;

4)小薇同学用弹簧测力计挂着此探头继续探究:

向溢水杯中注水,直到溢水口水流出时停止加水,最后溢水杯中的水面恰好与溢水口______

用细线悬挂在弹资测力计下的探头刚好漫没,如图2丁所示,此时弹簧测力计的示数为_______N,溢出的水全部流人小量筒中,排开水的体积为_______ml,此时探头所受的浮力为_______N探头从丁图位置不断缓慢往下放(细线足够长),排开水的质量_____(选填“变大”“变小” 或“不变”) ,弹簧测力计的示数会___________选填字母。

A.一直变大     B.先不变后变小     C.先变大后变小     D.先变小后变大

 

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如图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置.

1)压强计上的U型管_____(选填“属于”或“不属于”)连通器.

2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,其调节的方法是_____(选填“A”或“B”),使U形管左右两侧的水面相平.

A.将右侧支管中高出的水倒出    B.取下软管重新安装

3)比较图乙和图丙,可以得到;液体的压强与_____有关.

4)比较_____两图,可以得液体的压强与液体密度有关.

5)已知图丁中U型管左右两侧水面的高度差h10cm,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为_____Pa.(ρ1.0×103kg/m3ρ盐水1.1×103kg/m3g10N/kg).

 

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小明和小红一起“探究二力平衡的条件”。器材如图甲所示:

(1)小明设计的方案是:将物体上的两根线跨放在支架上高度相同的滑轮上,并在两个线端分别挂上钩码,使作用在物体上的两个拉力方向相反,且在同一条直线上。为实现这一目的,物体应选择______(填字母)。

A.轻质纸片      B.小木块

(2)若小明在左右支架上装配两个滑轮时没有安装成相同高度,你认为他______(选填“能”或“不能”)用该装置进行实验。

(3)小红用木块设计了如图乙的装置进行了探究,她在实验中发现:左盘放100g的砝码,右盘放120g的砝码时,木块也能处于静止状态,这是由于木块受到了______力的作用,这个力的大小为______N

(评估)你认为______的方案更好,理由是______

 

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