Question

8．在“探究影響滑輪組機(jī)械效率的因素”實(shí)驗(yàn)中，某實(shí)驗(yàn)小組用如圖所示的同一滑輪組提升不同鉤碼的方法，分別做了甲、乙、丙3組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下：

次數(shù)	鉤碼重/N	動(dòng)滑輪重/N	鉤碼上升 的距離/cm	彈簧測(cè)力計(jì) 的示數(shù)/N	彈簧測(cè)力計(jì) 上升的距離/cm	機(jī)械效率
1	2	0.8	5	1	15	66.7%
2	4	0.8	5	1.7	15	\
3	6	0.8	5	\	15	83.3%

（1）在實(shí)驗(yàn)操作中應(yīng)該使鉤碼緩慢（選填“快速”或“緩慢”）上升；
（2）進(jìn)行第2次測(cè)量時(shí)滑輪組的機(jī)械效率約為78.4%（保留三位有效數(shù)字）；
（3）進(jìn)行第3次測(cè)量時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.4N，滑輪組做的有用功是0.3J；
（4）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)小組得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體的重力有關(guān)；
（5）分析表中數(shù)據(jù)可知，F(xiàn)≠$\frac{{G}_{動(dòng)}+G}{3}$，可能的原因是：拉動(dòng)過(guò)程中需克服滑輪的轉(zhuǎn)軸處的摩擦；
（6）某次實(shí)驗(yàn)時(shí)將繩子自由端勻速拉動(dòng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)記為F，鉤碼重記為G，動(dòng)滑輪重記為G’，繩自由端移動(dòng)距離記為s，鉤碼提升高度記為h，不計(jì)繩子重及摩擦．則下列關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算關(guān)系中錯(cuò)誤的是BD．
A．η=$\frac{Gh}{Fs}$       B．η=$\frac{G}{F}$       C．η=$\frac{G}{G+G′}$      D．η=1-$\frac{Gh}{Fs}$．

Answer 1

分析 （1）在實(shí)驗(yàn)中要向上緩慢、勻速拉動(dòng)測(cè)力計(jì)．
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，應(yīng)用效率公式求出滑輪組效率．
（3）由圖示測(cè)力計(jì)確定其分度值，讀出其示數(shù)，然后應(yīng)用功的計(jì)算公式求出有用功．
（4）在分析數(shù)據(jù)時(shí)，要注意機(jī)械效率的變化是由哪個(gè)物理量的變化引起的，從而得出結(jié)論．
（5）從阻力的角度分析答題．
（6）不計(jì)繩子重及摩擦?xí)r，滑輪組做的額外功為克服動(dòng)滑輪的重力做的功，根據(jù)W=Gh表示出有用功和額外功，根據(jù)W=Fs表示出總功，以及W_總=W_有+W_額，結(jié)合效率公式即可得出滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，應(yīng)緩慢豎直向上勻速拉動(dòng)彈簧測(cè)力計(jì)．
（2）根據(jù)表中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，第2次測(cè)量時(shí)滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{4N×0.05m}{1.7N×0.15m}$×100%≈78.4%．
（3）由圖示測(cè)力計(jì)可知，其分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N；
第3次測(cè)量時(shí)，有用功：W_有=Gh=6N×0.05m=0.3J．
（4）從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，鉤碼上升的高度相同，所以機(jī)械效率不斷增大不是由于被提升高度的變化而引起的．
鉤碼重不斷增大，機(jī)械效率不斷提高，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：滑輪組的機(jī)械效率與被提升物體的重力有關(guān)．
（5）由于拉動(dòng)過(guò)程中需克服滑輪的轉(zhuǎn)軸處的摩擦，所以F≠$\frac{{G}_{動(dòng)}+G}{3}$．
（6）有用功為W_有=Gh，總功為W_總=Fs，不計(jì)繩子重及摩擦，額外功W_額=G′h，
則W_總=W_有+W_額=Gh+G′h=（G+G′）h；
①有用功為W_有=Gh，總功為W_總=Fs，則η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$，故A正確，
由于s=nh，則機(jī)械效率η=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$，故B錯(cuò)誤；
②有用功為W_有=Gh，總功為W_總=（G+G′）h，所以η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{（G+G′）h}$=$\frac{G}{G+G′}$，故C正確；
③額外功W_額=G′h，總功為W_總=Fs，有用功W_有=W_總-W_額=Fs-G′h，
所以η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Fs-G′h}{Fs}$=1-$\frac{G′h}{Fs}$，故D錯(cuò)誤．
故選BD．
故答案為：（1）緩慢；（2）78.4%；（3）2.4；0.3；（4）被提升物體的重力；
（5）拉動(dòng)過(guò)程中需克服滑輪的轉(zhuǎn)軸處的摩擦；（6）BD．

點(diǎn)評(píng) 此題是測(cè)量滑輪組的機(jī)械效率，主要考查了有關(guān)機(jī)械效率的計(jì)算及影響滑輪組機(jī)械效率的因素，要理解并熟記．