Question

14．要測如圖所示的滑輪組的機(jī)械效率，測出圖中每個(gè)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(dòng)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(jī)械效率為66.7%．
（2）實(shí)驗(yàn)中每個(gè)動(dòng)滑輪平均重0.5N，所用彈簧秤最大刻度為2.5N，則實(shí)驗(yàn)中鉤碼不得超過11個(gè)．
（3）實(shí)驗(yàn)中應(yīng)勻速拉動(dòng)彈簧秤使鉤碼上升．
（4）若第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，將圖中的鉤碼取下了兩個(gè)，再測出的機(jī)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(dòng)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(jī)械效率；
（2）已知彈簧測力計(jì)的最大拉力和動(dòng)滑輪的重力，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動(dòng)）求出鉤碼的重力，又知道一個(gè)鉤碼的重力，可以求出鉤碼的個(gè)數(shù)；
（3）利用二力的平衡，只有勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)才等于拉力的大��；
（4）使用滑輪組時(shí)，做的額外功不變，減少鉤碼的個(gè)數(shù)，減小了有用功，因此機(jī)械效率會(huì)降低．

解答 解：
（1）由圖可知，n=5，
由s=nh可得，繩的自由端移動(dòng)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(jī)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(dòng)）可知，
鉤碼的重力為：G_物=nF-G_動(dòng)=5×2.5N-2×0.5N=11.5N；
鉤碼的個(gè)數(shù)為：$\frac{11.5N}{1N}$=11.5（個(gè)），為了不超過彈簧測力計(jì)的量程，所以實(shí)驗(yàn)中鉤碼不得超過11個(gè)；
（3）根據(jù)二力平衡知，應(yīng)勻速拉動(dòng)彈簧測力計(jì)，拉力才等于彈簧測力計(jì)的示數(shù)；
（4）整個(gè)滑輪組保持不變，即額外功不變．因?yàn)閷χ匚镒龅墓�為有用功，減少鉤碼的個(gè)數(shù)，即減小了有用功，機(jī)械效率就會(huì)降低．
故答案為：（1）50；0.6；0.2；66.7%；（2）11；（3）勻速；（4）降低．

點(diǎn)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(dòng)滑輪重力和繩子重力及摩擦做的功，總功是拉力做的功，機(jī)械效率等于有用功和總功的比值；
（2）滑輪組的機(jī)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(jī)械效率越大．