Question

3．某實(shí)驗(yàn)小組探究影響滑輪組機(jī)械效率因素的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表：

次數(shù) 物理量	1	2	3	4
鉤碼重G/N	4	4	6	6
鉤碼上升高度h/m	0.1	0.1	0.1	0.2
繩端拉力F/N	1.4	1.8	2.4	2.4
繩端移動(dòng)距離s/m	0.5	0.3	0.3	0.6
機(jī)械效率η	57%	74%	83%	η4

（1）通過分析表中數(shù)據(jù)可知第2次實(shí)驗(yàn)是用甲（填“甲”或“乙”）圖裝置做到．
（2）計(jì)算第4次實(shí)驗(yàn)的機(jī)械效率η₄=83.3%，在第4次實(shí)驗(yàn)中鉤碼上升的時(shí)間是6s，則該次實(shí)驗(yàn)中拉力F的功率是0.24W．
（3）通過比較3和4兩次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以得出的結(jié)論是滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無關(guān)．
（4）已知每只滑輪重1N，請(qǐng)計(jì)算第2次實(shí)驗(yàn)中由于機(jī)械摩擦而損耗的能量為0.04J．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)繩子自由端移動(dòng)距離和物體移動(dòng)距離的關(guān)系確定繩子段數(shù)，從而確定滑輪組；
（2）（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求出機(jī)械效率，利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論；
（4）根據(jù)W_外=W_總-W_有求出額外功．

解答 解：
（1）根據(jù)第2次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，所以第2次實(shí)驗(yàn)是用甲圖裝置做的；
（2）第4次實(shí)驗(yàn)所做的有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J；
總功：W_總=Fs=2.4N×0.6m=1.44J；
則機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{1.2J}{1.44J}$×100%≈83%；
該次實(shí)驗(yàn)中拉力F的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1.44J}{6s}$=0.24W；
（3）比較3、4實(shí)驗(yàn)可知：使用同一滑輪組，物體的重力相同，物體提升的高度不同，但機(jī)械效率相同，可以得出的結(jié)論是滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無關(guān)；
（4）第2次做的總功：W_總=Fs=1.8N×0.3m=0.54J，
有用功W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
對(duì)動(dòng)滑輪做功W_動(dòng)=G_動(dòng)h=1N×0.1m=0.1J，
則克服摩擦力做功（即損耗的能量）：W_f=W_總-W_有-W_動(dòng)=0.54J-0.4J-0.1J=0.04J．
故答案為：（1）甲；（2）83%；0.24；（3）滑輪組的機(jī)械效率與物體被提升的高度無關(guān)；（4）0.04．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查學(xué)生對(duì)于滑輪組機(jī)械效率實(shí)驗(yàn)的理解和掌握程度，熟悉各物理量之間的關(guān)系是解題關(guān)鍵．