Question

如图所示是小明同学测滑轮组机械效率的实验装置图．他在2s内做了2.4J的有用功使重物匀速上升了0.4m，不计绳重及摩擦．请你回答：
（1）弹簧测力计匀速向上运动的速度？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？若仅增加钩码的个数，在不考虑滑轮的摩擦时，该滑轮组有机械效率将如何变化？
（3）根据题目所提供的相关信息，还可以求出其它一些物理量．请从中任选两个并加以解答．

Answer 1

解：由图可知：动滑轮由3段绳子承担，则滑轮组的绳子段数n=3．
（1）弹簧测力计匀速向上运动的距离：S=nh=3×0.4m=1.2m；
则运动的速度：v===0.6m/s；
答：弹簧测力计匀速向上运动的速度是0.6m/s．
（2）∵测力计的示数是2.5N；则W_总=Fs=2.5N×1.2m=3J；
又W_用=2.4J；
∴滑轮组机械效率用η=×100%=×100%=80%；
当仅增加钩码的个数时，由W_用=G_物h可知：
利用滑轮组时的所做的有用功增加；
而滑轮组的W_额没有变化，则W_总的增加；
根据η===1-可知：
在W_额不变的条件下，随W_总的增加而减小，
所以1-的值增大，即机械效率增大；
答：该滑轮组的机械效率是80%；若仅增加钩码的个数，在不考虑滑轮的摩擦时，该滑轮组有机械效率将增大．
（3）由做了2.4J的有用功使重物匀速上升了0.4m可求：
物体的重力：G_物===6N；
根据滑轮组的绳子段数n=3和重物上升0.4m可求：
弹簧测力计向上运动的距离：S=nh=3×0.4m=1.2m；S=1.2m．
分析：首先根据动滑轮由几段承担，来确定滑轮组的绳子段数，然后根据公式逐个计算．
（1）弹簧测力计运动的速度用v=计算；
（2）滑轮组机械效率用η=计算；由于W_用=G_物h，分析仅增加钩码的个数引起的W_用的变化；根据η=1-分析可知；
（3）根据题目所提供的相关信息，找出其它的物理量信息，应根据已知数据中进行最简单的计算就能求出的物理量．
点评：本题所涉及到的公式特别多，要根据滑轮组确定绳子段数n，然后利用公式认真计算．在计算过程中，要注意单位换算、公式变形等问题．