Question

如圖所示是小明同學測滑輪組機械效率的實驗裝置圖．他在2s內(nèi)做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m，不計繩重及摩擦．請你回答：
（1）彈簧測力計勻速向上運動的速度？
（2）該滑輪組的機械效率是多少？若僅增加鉤碼的個數(shù)，在不考慮滑輪的摩擦時，該滑輪組有機械效率將如何變化？
（3）根據(jù)題目所提供的相關信息，還可以求出其它一些物理量．請從中任選兩個并加以解答．

Answer 1

【答案】分析：首先根據(jù)動滑輪由幾段承擔，來確定滑輪組的繩子段數(shù)，然后根據(jù)公式逐個計算．
（1）彈簧測力計運動的速度用v=計算；
（2）滑輪組機械效率用η=計算；由于W_用=G_物h，分析僅增加鉤碼的個數(shù)引起的W_用的變化；根據(jù)η=1-分析可知；
（3）根據(jù)題目所提供的相關信息，找出其它的物理量信息，應根據(jù)已知數(shù)據(jù)中進行最簡單的計算就能求出的物理量．
解答：解：由圖可知：動滑輪由3段繩子承擔，則滑輪組的繩子段數(shù)n=3．
（1）彈簧測力計勻速向上運動的距離：S=nh=3×0.4m=1.2m；
則運動的速度：v===0.6m/s；
答：彈簧測力計勻速向上運動的速度是0.6m/s．
（2）∵測力計的示數(shù)是2.5N；則W_總=Fs=2.5N×1.2m=3J；
      又W_用=2.4J；
∴滑輪組機械效率用η=×100%=×100%=80%；
當僅增加鉤碼的個數(shù)時，由W_用=G_物h可知：
利用滑輪組時的所做的有用功增加；
而滑輪組的W_額沒有變化，則W_總的增加；
根據(jù)η===1-可知：
在W_額不變的條件下，隨W_總的增加而減小，
所以1-的值增大，即機械效率增大；
答：該滑輪組的機械效率是80%；若僅增加鉤碼的個數(shù)，在不考慮滑輪的摩擦時，該滑輪組有機械效率將增大．
（3）由做了2.4J的有用功使重物勻速上升了0.4m可求：
物體的重力：G_物===6N；
根據(jù)滑輪組的繩子段數(shù)n=3和重物上升0.4m可求：
彈簧測力計向上運動的距離：S=nh=3×0.4m=1.2m；S=1.2m．
點評：本題所涉及到的公式特別多，要根據(jù)滑輪組確定繩子段數(shù)n，然后利用公式認真計算．在計算過程中，要注意單位換算、公式變形等問題．