Question

14．要測如圖所示的滑輪組的機械效率，測出圖中每個鉤碼重1N，彈簧秤示數(shù)為1.2N，當(dāng)鉤碼被提高10cm．
（1）繩的自由端移動50cm，人對滑輪組做的總功為0.6J，其中額外功為0.2J，此滑輪組機械效率為66.7%．
（2）實驗中每個動滑輪平均重0.5N，所用彈簧秤最大刻度為2.5N，則實驗中鉤碼不得超過11個．
（3）實驗中應(yīng)勻速拉動彈簧秤使鉤碼上升．
（4）若第二次實驗時，將圖中的鉤碼取下了兩個，再測出的機械效率將比原來降低．（升高/不變/降低）

Answer 1

分析 （1）由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)為5，根據(jù)s=nh求出繩的自由端移動的距離，根據(jù)W_有=Gh求出有用功，根據(jù)W_總=Fs求出總功，根據(jù)W_總=W_有+W_額求出額外功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出滑輪組的機械效率；
（2）已知彈簧測力計的最大拉力和動滑輪的重力，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）求出鉤碼的重力，又知道一個鉤碼的重力，可以求出鉤碼的個數(shù)；
（3）利用二力的平衡，只有勻速拉動彈簧測力計，彈簧測力計的示數(shù)才等于拉力的大��；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，減少鉤碼的個數(shù)，減小了有用功，因此機械效率會降低．

解答 解：
（1）由圖可知，n=5，
由s=nh可得，繩的自由端移動的距離：s=nh=5×10cm=50cm；
人對滑輪組做的總功為：W_總=Fs=1.2N×0.5m=0.6J；
有用功為：W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J；
根據(jù)W_總=W_有+W_額可知，
額外功為：W_額=W_總-W_有=0.6J-0.4J=0.2J；
滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.4J}{0.6J}$×100%≈66.7%；
（2）根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）可知，
鉤碼的重力為：G_物=nF-G_動=5×2.5N-2×0.5N=11.5N；
鉤碼的個數(shù)為：$\frac{11.5N}{1N}$=11.5（個），為了不超過彈簧測力計的量程，所以實驗中鉤碼不得超過11個；
（3）根據(jù)二力平衡知，應(yīng)勻速拉動彈簧測力計，拉力才等于彈簧測力計的示數(shù)；
（4）整個滑輪組保持不變，即額外功不變．因為對重物做的功為有用功，減少鉤碼的個數(shù)，即減小了有用功，機械效率就會降低．
故答案為：（1）50；0.6；0.2；66.7%；（2）11；（3）勻速；（4）降低．

點評 （1）滑輪組做的有用功是提升物體重力做的功，額外功是克服動滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機械效率等于有用功和總功的比值；
（2）滑輪組的機械效率與提升物體的物重有關(guān)，同一滑輪組，提升物體重力越大，機械效率越大．