Question

【题目】用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G动的关系：（忽略绳重和摩擦）

（1）实验时，应竖直向下_________拉动弹簧测力计；

（2）若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为_________m/s.

（3）改变动滑轮重，提升同一物体进行多次实验，获得数据并绘制出如图乙所示的图象，分析可知：被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越____________.

（4）分析图象中的A点可知，被提升物体所受的重力为_________N．

Answer 1

【答案】匀速 0.2 低 3

【解析】

（1）实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计；
（2）判断绳子的有效段数，根据绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为s=nh推导出绳子自由端移动的速度与物体上升速度的关系；
（3）分析图乙得出滑轮组的机械效率和动滑轮的重力的关系；
（4）忽略绳重和摩擦，故额外功的唯一来源是克服动滑轮的重做的功，根据公式得到动滑轮的重力。

（1）实验时，应匀速竖直向下拉动弹簧测力计，处于平衡状态，此时测力计示数才等于拉力的大小；

（2）由图可知，绳子的有效段数为n=2，因绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为：s=nh，两边同除以时间t，则有v自=nv物，若重物以0.1m/s的速度匀速上升，则弹簧测力计竖直向下移动的速度为：v自=nv物=2×0.1m/s=0.2m/s；

（3）根据图乙可知，被提升物体所受的重力相同时，动滑轮越重，滑轮组的机械效率越低；

（4）分析图象中的A点可知，动滑轮的重G动=1N，对应的机械效率η=75%，设物体提升的高度为h，W有=Gh，忽略绳重和摩擦，额外功是克服动滑轮的重做的功，W额外=G动h，总功：W总=W有+W额外=Gh+G动h，机械效率，，故G=3N。