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GF 物理大联盟模拟试卷
一、选择题(每小题 3 分)每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意
1.(3 分)原子的中心是原子核,周围有电子绕核运动,如图是四种原子的结构示意图由图中信息可知( )
A. 中性原子的质子数与电子数相等
B. 所有的原子都是由电子、质子、中子组成C.所有原子核的质子个数一定等于中子个数D.所有原子核的质子个数一定不等于中子个数
2.(3 分)甲、乙两杯水温度各为 40℃、80℃,下列说法正确的是( )
A. 只有加热才能使水升温
B. 甲杯中水的内能一定比乙杯中的小
C. 乙杯中水的温度降低,水的内能一定减小D.甲杯中的水分子运动一定比乙杯中的剧烈
3.(3 分)如图所示的摆设,正常运行时,小轮在支架上来回滚动,每次到达的最大高度相同,小明发现摆设上有一电源,关掉电源后,小轮逐渐停下来( )
A.小轮滚动过程中没有力对其做功B.正常运行时,小轮的速度一直不变
C.断电后小轮会停下,说明能量守恒定律不一定成立D.正常运行时,小轮往返一次,摆设一定需要消耗电能
4.(3 分)如图所示,对于下列实验中所描述的物理过程,说法正确的是( )
A.不断弯折铁丝,铁丝的温度升高,是通过热传递的方法增大铁丝内能 B.抽去玻璃隔板,两瓶中气体逐渐混合均匀,说明空气比二氧化氮的密度大 C.给瓶内打气,瓶内的空气推动塞子跳起来时,瓶内空气的内能减小
D.玻璃板水平接触水面,稍稍向上用力拉弹簧测力计,其示数将变小
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5.(3 分)如图所示,用 F1 的力直接将物体 B 匀速提高 h,若借助滑轮组把 B 匀速提升相同高度,绳子自由端拉力为 F2;关于滑轮组把 B 匀速提升的过程中,下列说法正确的是
( )
A.滑轮组绳子自由端要移动 2h B.总功为 F2h
C.额外功为 F1h﹣F2h D.机械效率
6.(3 分)如图所示,运动员从高空竖直向下跳伞,人(包括装备)的质量为 80kg,只考虑人受到的重力和空气阻力.运动员下落时经过 AB、CD 两段路程时均做匀速直线运动,且 sAB=sCD,vAB=60m/s,vCD=10m/s,在 AB 段人(包括装备)受到的重力做功为 WAB,重力做功功率为 PAB;在 CD 段人(包括装备)受到的重力做功为 WCD,重力做功功率为 PCD,下列判断正确的是( )
A.WAB>WCD B.WAB<WCD C.PAB>PCD D.PAB<PCD
7.(3 分)如图甲所示,两个验电器 A 和 B,其中 A 带正电,B 不带电。用手捏住塑料使铜棒同时接触验电器 A 和 B 的金属球,发现验电器 A 的金属箔张角变小,验电器 B 的金属箔张角变大,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.铜棒中瞬间电流方向从 A 到 B B.塑料是绝缘体,不能摩擦起电
C.A 金属箔张角变小,说明它失去电子
D.B 金属箔张角变大,说明两金属箔带上异种电荷
只闭合开关
S1
S2
S1、S2
L1 发光情况
亮
不亮
亮
L2 发光情况
亮
不亮
不亮
8.(3 分)如图所示电路盒内有电源和导线,面板上两个灯泡 L1、L2,两个开关 S1、S2,要探究盒内电路连接情况,小明做了多次实验并将结果填入下表:
以下四个电路,符合上述发光情况的是( )
A. B. C. D. 9.(3 分)如图甲所示,长 1m 的粗细均匀的光滑金属杆可绕 O 点转动,杆上有一光滑滑环,
用竖直向上的测力计拉着滑环缓慢向右移动,使杆保持水平状态,测力计示数 F 与滑环离 开 O 点 的 距 离 s 的 关 系 如 图 乙 所 示 , 则 ( )
A. s=0.1m 时,把 F 看作动力,则杠杆为省力杠杆
B. 滑环向右移动时,F 一直增大
C. 杆的重力为 50N
D.s=0.5m 时,F=100N
10.(3 分)现有甲、乙、丙、丁四个小球,相互作用情况如图所示,则下列说法正确的是
( )
A.如果甲、丙相互吸引,则乙、丁一定相互排斥B.如果甲、丙相互排斥,则乙、丁一定相互吸引C.如果甲、乙相互吸引,则丙、丁一定相互吸引D.如果甲、乙相互排斥,则丙、丁一定相互排斥
二、填空、作图题(共 25 分)
11.(4 分)小明用规格相同的容器装了相同质量的不同液体甲和液体乙,将其放入冰箱冷冻室中,两种液体每秒放出的热量相同.实验得到图所示的物体温度随时间变化的图 线.由图可知甲固体是 (选填“晶体”或“非晶体”),乙液体的凝固点是 ℃; 通过已知的等量关系,分析图中 0~2min 的图象,可知甲乙液体的比热容大小关系:c 甲c 乙,判断依据是: •
12.(4 分)向图中两杯同时滴入同样多的红墨水,根据现象比较它们的内能大小 (选填“甲大”、“乙大”或“一样大”),判断的依据是: 。
13.(5 分)(1)如图 1 是汽车内燃机一个工作循环的四个冲程,一个工作循环的正确顺序是 ,其中图 所示冲程内燃机给汽车提供动力,若该内燃机转速为3600r/min,则每秒对外做功 次.
(2)图 2 为某汽车内燃机的能量流向图,该内燃机的效率为 ;要提高这台内燃机的效率,可以采取的措施是 .
14.(6 分)2012 年 12 月,广珠城轨广州南站至珠海站全线通车”和谐号“动车组(图)在设计上采用了许多新技术,请你回答下列问题:
(1) 列车从 250km/h 降到 90km/h 的过程中不采用机械刹车,而是采用”再生制动“技术,刹车时,列车由于具有 继续行驶,并带动电机逆转发电.这个过程中将 转化为 能;
(2) 若列车以速度 140km/h 匀速驶上一小斜坡时,该列车的动能 、机械能
(选填”增加”、“不变”或“减少”);
(3) 实施机械刹车时,刹车片与车轴之间产生的摩擦力使列车减速,此时刹车片的温度 升高了,这是通过 方式改变了刹车片的内能.
15.(6 分)在“探究杠杆平衡条件”的实验中
(1) 在杠杆的 A 点挂上一个重物,在 B 点用弹簧测力计施加竖直向下的力 F1 使杠杆平衡.请在如图甲中画出重物对挂钩的拉力 F.
(2) 在杠杆后面安装一个以 O 为圆心的圆盘,如图甲.再把弹簧测力计从 B 点移到 C
点,此时拉力 F2 沿图乙中的 CD 线(CD 线与圆盘相切于 D 点).
①请在图乙中画出拉力 F2,并画出 F2 的力臂 L2;
② 判 断 : F1 F2 . ( 选 填 “ > ” 、“ < ” 或 “ = ” )
(3) 用图丙中的轻质杠杆 HIJK 提起 G=300N 的重物,I 点为支点,已知 HI=6m,IJ
=3m,JK=4m,请在图丙中画出使杠杆平衡的最小力 F3,并标出其大小.
三、解析题(共 17 分)
16.(8 分)小兰家安装了一台容积为 0.5m3 的太阳能热水器,加满水后,经 5h 阳光照射,水温由原来的 20℃升高到 40℃.则,[ρ水=1×103kg/m3,c 水=4.2×103J/(kg•℃),q 天然气=3×107J/m3]
(1) 加满水后,水的质量是多少?在这 5h 内水吸收的热量是多少?
(2) 若这些热量由效率为 20%的燃气灶燃烧天然气来提供,则需要燃烧多少 m3 的天然气?
17.(9 分)图甲所示是工人搬运货物的情景,过程简化为图乙所示:先利用斜面将货物匀速推到车上,再将货物水平匀速推到 d 点.这个过程中推力大小保持为 800N,方向与运动方向保持一致,货物重为 1000N,各段长度如图乙所示,推上斜面用时 10s,水平推动用时 5s,g=10N/kg,求:
(1) 请在图丙方框内画出货物从 b 点到 d 点的运动过程中,在水平方向上的受力示意图
(以点代替货物);
(2) 求货物从 b 点到 d 点的运动过程中,受到的摩擦力的大小及推力做功的功率;
(3) 求斜面的机械效率。
四、实验探究题(共 18 分)
18.(7 分)团团用三个干电池、一个开关、两个小灯泡及若干导线连接了一个电路.圆圆闭合开关时,两个小灯泡均发光;断开开关时,两个小灯泡均熄灭.由于连接的导线比 较混乱,圆圆一时无法确定灯泡 L1 和 L2 是串联还是并联,
检测操作
观察到的现象
得出的结论
L1 和 L2 是串联
(1) 已知团团连接的电路中,灯泡 L1 和 L2 是串联,请帮助圆圆写出一个正确的检测方法证明,并预测观察到的现象.(填在表空格处)
(2) 确定两灯泡是串联关系后,圆圆恢复团团所连电路,闭合开关后,两灯发光;过了 一段时间,两灯均熄灭,圆圆把其中一个灯泡 L1 的两端用导线连接起来,发现两灯不发光. 当把另一个灯泡 L2 的两端用导线连接起来, 发现 L1 发光. 则故障可能是 .
A.L1 短路 B.L1 断路 C.L2 短路 D.L2 断路
(3) 圆圆想用图的器材连接一个电路,使得:
①只闭合 S1 时,灯泡发光,二极管不发光;
②S1、S2 都闭合时,灯泡和二极管都发光;
③只闭合 S2 时,灯泡和二极管均不发光.
根据以上要求,帮助圆圆设计电路,将设计好的电路图画 1 在图虚线框中;并在图 2 中
用笔画线代替导线连接相应的实物电路.(二极管可以用“ ”这样的符号表示)
19.(7 分)(1)如图所示,甲中测力计示数为 N。
(2)小明猜测:“图中,动滑轮和滑轮组相比,提升的同一重物时,滑轮组的机械效率更高”。设计实验检验其猜测,并填写实验报告.
①实验目的: 。
②实验步骤(若需要可补充器材): 。
GF 物理大联盟模拟试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(每小题 3 分)每小题给出的四个选项中,只有一项最符合题意
1. 【解答】解:由图中四种原子可知:H 原子核有一个质子,核外有一个电子;He 原子核由两个质子
和两个中子组成,核外有 2 个电子;Li 原子核中有 3 个质子和 4 个中子组成, 核外有 3 个电子;
Be 原子核由四个质子和五个中子,核外有四个电子.
A、所有中性的原子具有的质子数都与核外电子数相等。故 A 正确;
BC、H 原子中只有质子无中子,说明原子核中中子数与质子数不一定相等,原子不一定都由电子、质子、
中子组成。故 B、C 错误;
D、He 原子核由两个质子和两个中子组成。故 D 错误。故选:A。
2. 【解答】解:
A、 用酒精灯加热使杯中水的温度升高,这是用酒精灯给水传热,是热传递改变物体的内 能;用搅拌器
不断地搅拌使水温升高,这是将水运动的动能转化成了水的内能,是做功 改变物体的内能,故 A 错误;
B、内能的大小除了与物体的温度有关外,还和物体的质量有关,故 B 错误;
B、 乙杯中水的温度降低,水分子的无规则运动减慢,水的内能一定减小,故 C 正确; D、温度越高,
分子无规则运动越剧烈,乙杯中的水分子运动一定比甲杯中的剧烈,故 D 错误。
故选:C。
3. 【解答】解:
A、 小轮滚动过程中受到竖直向下的重力,小轮也在竖直方向上移动了距离,所以重力对 小轮做功,并且
小轮受到摩擦力的作用,摩擦力也对小轮做了功,故 A 说法错误。
B、在正常运行时小轮到达两端最高点时速度为零,在最低点时速度最大,速度不停的变 化,故 B 说法错误。
C、在任何时候能量守恒定律都是成立的,故 C 说法错误。
C、 关掉电源后,小轮逐渐停下来,是因为小轮受到摩擦力的作用,小轮的机械能转化为 内能,机械能
逐渐减小;当通电时小轮能运动到相同高度,说明电能转化为机械能,即 在小轮运行时需要消耗电能,
故 D 说法正确。
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故选:D。
4. 【解答】解:
A、不断弯折铁丝,对铁丝做功,铁丝的温度升高,是通过做功的方法增大铁丝内能的, 故 A 错误;
B、抽去玻璃隔板,两瓶中气体逐渐混合均匀,说明分子在不停地做无规则运动,不能说 明空气比二氧化氮密度大,故 B 错误;
C、给瓶内打气,瓶内的空气推动塞子跳起来时,空气对活塞做功,空气的内能减小,塞 子的机械能增大,内能转化为机械能,故 C 正确;
D、因为玻璃和水接触在一起,故水分子和玻璃分子之间存在相互作用的引力,故向上拉 玻璃板时,弹簧测力计的读数将变大,故 D 错误。
故选:C。
5. 【解答】解:
AB.由图知,使用的滑轮组 n=3,绳子移动距离是物体的上升高度的三倍,即 s=3h; 拉力做的总功 W 总=F2s=F2×3h=3F2h,故 AB 错误;
CD.使用滑轮组做的有用功等于直接用 F1 提升 h 做的功,即 W 有用=F1h, 拉力做的额外功:
W 额=W 总﹣W 有用=3F2h﹣F1h, 滑轮组的机械效率:
η= = ,故 C 错误、D 正确;
故选:D。
6. 【解答】解:AB.AB 段和 CD 段所受重力一样,距离也是一样的,根据 W=Gh,因此重力做功相等,故 AB 错误;
CD.AB 段和 CD 段都是匀速直线运动,所以根据功率公式 P== =Gv 可知,由于
AB 段的速度更大,因此 AB 段的功率更大;故 C 正确,D 错误. 故选:C。
7. 【解答】解:ACD、由题知,A 带正电(缺少电子),B 不带电,用手捏住塑料使铜棒同时接触验电器 A 和 B 的金属球,则 B 上的一部分电子会通过金属棒转移到 A 上,形成瞬间电流,因自由电子定向移动的方向与电流的方向相反,所以瞬间电流方向为从 A 到
B,同时 A 带的正电会减少从而张角变小,而 B 因为失去电子也带上了正电荷,B 的两金属箔带上同种电荷,同种电荷相互排斥,使 B 金属箔张角变大,故 CD 错误,A 正确; B、塑料不容易导电,属于绝缘体;但塑料与其他物体摩擦可以带电。故 B 错误。
故选:A。
8. 【解答】解:
由各选项电路图知,只闭合开关 S1 时,四个选项的电路中两灯都发光;
只闭合开关 S2 时,ABC 选项电路两灯都不亮;C 选项电路两灯都亮,故 C 不符合实验结果;
S1、S2 都闭合时,AD 选项电路的电源被短路,两灯都不亮,故 AD 不符合实验结果;B 选项电路中 L1 亮,L2 被短路不亮,符合实验结果。
故选:B。
9. 【解答】解
由图甲知道,金属杆是粗细均匀的一只杠杆,重心在杠杆的中点,当 s=OA=1m 时,动力臂是阻力臂的二倍,根据杠杆平衡的条件 F1L1=F2 L2 知道,此时的动力就是阻力的二分之一,由图乙知道,此时的动力 F=50N,则杆重 G=2F=2×50N=100N,当 s=0.5m 时,根据 F1L1=F2 L2 可知此时 F=G=100N,故 C 错误,D 正确;
当 s=OA=0.1m 时,动力臂小于阻力臂,故 A 错误; 由图乙可看到,随着 s 的增大,F 在变小,故 B 错误。故选:D。
10. 【解答】解:甲、丁相互吸引,可能都带电,但电性不同;也可能是一个带电,另一个不带电;乙、丙相互排斥,一定带同种电荷。
A.如果甲、丙相互吸引,有两种可能,第一种:甲不带电.丙可以吸引不带电的甲;丁也可以吸引不带电的甲;所以丁一定带电,但丁的电性不能确定,可能与乙电性相同, 有可能与乙电性相反,所以乙可能吸引丁,也可能排斥丁;第二种:甲带与丙相反电性的电.这时丁可能带电,有可能不带电.丁若不带电,则受到乙的吸引力;不符合题意; B.如果甲、丙相互排斥,则甲、乙、丙带有相同电性的电荷,由甲与丁的关系可知,不论丁是否带电,乙、丁一定相互吸引;符合题意;
C.如果甲、乙相互吸引,与 A 的分析相同,甲也是有两种可能性,则丙、丁可能相互吸引,有可能相互排斥;不符合题意;
D.如果甲、乙相互排斥,则甲、乙、丙带有相同电性的电荷,由甲与丁的关系可知,不
论丁是否带电,丙、丁一定相互吸引;不符合题意。 故选:B。
二、填空、作图题(共 25 分)
11. 【解答】解:
(1) 从图象可知,液态甲在凝固过程中,温度不变,说明甲固体有凝固点,是晶体; 乙液体凝固时,温度不变,凝固点为﹣6℃,同一种晶体的熔点和凝固点相同,乙的熔点 是﹣6℃;
(2) 由题知,将甲乙放入冰箱冷冻室中,两种液体每秒放出的热量相同,
在前 2min 内,甲乙放出热量相同,而甲乙液体质量相同,由图象可知,甲降低的温度更
大,根据公式 c=可得,甲的比热容比乙小,
故答案为:晶体;﹣6;<;在前 2min 内,甲乙放出热量相同,而甲乙液体质量相同,
由图象可知,甲降低的温度更大,根据公式 c=可得,甲的比热容比乙小。
12. 【解答】解:由图知,红墨水在乙中扩散速度快,所以乙的温度较高,分子运动的较快,又量杯水的体积相同,可知质量相等,所以乙的内能较大;
故答案为:乙大;温度越高,分子运动越剧烈,扩散越快;而相同的物体,其温度越高, 内能越大。
13. 【解答】解:(1)由图可知,甲是做功冲程,乙是压缩冲程,丙是吸气冲程,丁是排气冲程,因此顺序为丙乙甲丁;做功冲程为汽车提供动力,内燃机转两圈完成一个冲程 , 3600r/min=60r/s,即表示每秒转动 60 转,做功 30 次。
(2)有用的机械能为:100%﹣25%﹣40%=35%,则该内燃机的效率为 35%;提高热机效率的途径有:使燃料充分燃烧;尽量减少热量损失;保证良好的润滑,减小机械摩擦; 在热机的设计和制造上,采用先进的技术(任写一个即可)。
故答案为:(1)丙乙甲丁;甲;30;(2)35%;保证良好的润滑,减小机械摩擦。
14. 【解答】解:(1)列车从 250km/h 降到 90km/h 的过程中不采用机械刹车,而是采用“再生制动”技术,即刹车时,列车原来是运动的,由于惯性仍然继续行驶,并带动电机 逆转发电,这个过程中消耗了机械能,产生了电能,故是列车将机械能转化为电能。
(2) 列车匀速行驶时,质量不变,速度不变,故动能不变;同时质量不变,高度增加, 故重力势能增加,所以机械能增加;
(3) 实施机械刹车时刹车片与车轴之间产生的摩擦力使列车减速,此时刹车片的温度升
高了,这是通过做功方式改变了刹车片的内能;
故答案为:(1)惯性;机械;电;(2)不变;增加;(3)做功。
15. 【解答】解:
(1) 重物对挂钩拉力的作用点在挂钩上,方向竖直向下,如下图所示:
(2) ①过拉力 F2 的作用点 C,沿图乙中的 CD 线向右下方画一条有向线段,即为其拉力 F2 的示意图,连接 OD,OD 即为其力臂 L2,如图所示:
②把弹簧测力计从 B 点移到 C 点,阻力和阻力臂不变,动力臂 OD=OB,由 F1L1=F2L2
可知,拉力不变,所以 F1=F2;
(3) 在直角三角形 IJK 中,IJ=3cm,JK=4cm,由勾股定理知,IK=5cm,即 IK<HI, 所以,动力臂最大时,需要把动力作用点施加在 H 点,此时动力臂为 IH,阻力臂也是 IH, 则 F=G=300N,如下图所示:
)
故答案为:(1 ;(2)① ;
②=;(3) 。
三、解析题(共 17 分)
16. 【解答】解:(1)由ρ=得,太阳能热水器中的水质量:
m 水=ρv=1×103kg/m3×0.5m3=500kg, 水吸收的热量:
Q 吸=cm 水△t=4.2×103J/(kg•℃)×500kg×(40℃﹣20℃)=4.2×107J;
(2)由η= 得,天然气需放出的热量:Q 放== =2.1×108J; 由 Q 放=Vq 天然气得,
需要天然气的体积:
V 天然气== =7m3。
答:(1)加满水时水的质量是 500kg;在这 5h 内水吸收了 4.2×107J 的热量;
(2)需要燃烧 7m3 的天然气。
17. 【解答】解答:(1)货物从 b 点到 d 点做匀速运动,受到的推力和摩擦力是一对平衡力,则货物受到的摩擦力 f=F=800N,如图所示:
;
(2) 货物从 b 点到 d 点的运动过程中,这个过程中物体水平匀速运动,f=F=800N, 推力 F=800N,推力做功 W=Fs=800N×1.5m=1200J,
做功功率 P== =240W;
(3) 利用斜面将货物匀速推到车上有用功 W 有用=Gh=1000N×0.9m=900J, 总功 W 总=Fs=800N×1.5m=1200J,
斜面的机械效率:η= ×100%= ×100%=75%.
故答案为:(1)
(2) 受到的摩擦力的大小为 800N;推力做功的功率为 240W;
(3) 斜面的机械效率 75%. 四、实验探究题(共 18 分)
18. 【解答】解:(1)灯泡 L1 和 L2 是串联,由于串联电路电流的路径只有一条,用电器之间是相互影响的,为了判定是串联电路,可以采取的方法是:将其中一个灯泡拧下, 并闭合开关:另外一个灯泡不发光,则就可以说明这两个灯泡是串联关系了;
(2) 闭合开关两灯均不亮,若其中一个短路,另外一个灯泡会发光,故说明电路只能存 在断路故障;
把其中一个灯泡 L1 的两端用导线连接起来,发现两灯不发光,说明灯泡 L1 以外的地方出现了断路;用导线连接 L2 两端时,灯 L2 不亮,灯 L1 亮,说明断路出现在 L2 之间,应是灯 L2 断路;
(3) ①只闭合 S1 时,灯泡发光,二极管不发光,这说明灯泡与二极管是并联的;
②③只闭合 S2 时,灯泡和二极管均不发光,这说明 S2 是接在支路中的,S1、S2 都闭合时,灯泡和二极管都发光,这表明 S1 接在干路中;由于二极管具有单向导电性,所以电流应从它的(正极)长脚流入,负极(短脚)流出,电路图和实物图如图所示:
故答案为:(1)将其中一个灯泡拧下,并闭合开关:另外一个灯泡不发光;(2)D;(3)如上图。
19. 【解答】解:
(1)该弹簧测力计的分度值是 0.2N,所以读数是 2.4N;
(2)
①实验目的:比较动滑轮、滑轮组提升同一重物时的机械效率;
②实验步骤(若需要可补充器材);
补充器材:刻度尺(也可不补充,步骤中也可以不测量物体和绳子自由端移动距离,步 骤合理即可,但补充了刻度尺和测量物体和绳子自由端移动距离,能体现学生控制变量 的思维)
步骤:
A. 如图所示,组装好动滑轮和滑轮组;
B. 通过动滑轮,挂上重物,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端,读出弹簧测 力计的示数 F,同时用刻度尺测量重物升高高度 h,绳子自由端拉动的距离 s1
C. 通过滑轮组,挂上同一重物,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端,重物升 高高度 h,读出弹簧测力计的示数 F2,同时用刻度尺测量绳子自由端拉动的距离 s2;
D. 用η= =,计算出两次的机械效率,得出结论。
故答案为:(1)2.4;(2)①比较动滑轮、滑轮组提升同一重物时的机械效率;②A.如图所示,组装好动滑轮和滑轮组;
B.通过动滑轮,挂上重物,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端,读出弹簧测 力计的示数 F,同时用刻度尺测量重物升高高度 h,绳子自由端拉动的距离 s1
C.通过滑轮组,挂上同一重物,用弹簧测力计沿竖直方向匀速拉动绳子自由端,重物升
高高度 h,读出弹簧测力计的示数 F2,同时用刻度尺测量绳子自由端拉动的距离 s2; D.用η= = ,计算出两次的机械效率,得出结论。
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