Question

4．如圖所示，在“測(cè)滑輪組機(jī)械效率”實(shí)驗(yàn)中，物體重為5.4N．若物體上升高度為10cm，此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖中所示，則拉力做的有用功是0.54J，滑輪組的機(jī)械效率是75%．若僅增加物體的重力，該滑輪組的機(jī)械效率將增大（選填“增大”“減小”或“不變”）．（不計(jì)繩重及摩擦）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W_有=Gh求有用功；
（2）繩子的有效段數(shù)為3，根據(jù)s=nh求物體繩子自由端移動(dòng)移動(dòng)的距離；由測(cè)力計(jì)分度值為讀數(shù)，根據(jù)W_總=Fs求做的總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%求滑輪組的機(jī)械效率；
（3）不計(jì)繩重及摩擦，額外功的來(lái)源是克服動(dòng)滑輪自重做的功，W_額外=G_動(dòng)h，
總功：W_總=W_有+W_額外=Gh+G_動(dòng)h，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}=\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)}h}$分析機(jī)械效率的變化情況．

解答 解：
（1）物體重為5.4N，物體上升高度為h=10cm=0.1m，
則拉力做的有用功：W_有=Gh=5.4N×0.1m=0.54J，
（2）圖中測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N，示數(shù)為2.4N，即繩端拉力F=2.4N，
繩子的有效段數(shù)為3，則繩子自由端移動(dòng)的距離：s=nh=3×0.1m=0.3m；
拉力做的總功：W_總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{0.54J}{0.72J}$×100%=75%；
（3）不計(jì)繩重及摩擦，則額外功W_額外=G_動(dòng)h，
而總功：W_總=W_有+W_額外=Gh+G_動(dòng)h，
滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}=\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$=$\frac{1}{1+\frac{{G}_{動(dòng)}}{G}}$，
因使用同一滑輪組，即G_動(dòng)不變，增加物體的重力G，由上式可知，機(jī)械效率增大．
故答案為：0.54；75%；增大．

點(diǎn)評(píng) 本題測(cè)滑輪組機(jī)械效率，考查測(cè)力計(jì)讀數(shù)、功的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算及增大機(jī)械效率的方法．