Question

3．某实验小组探究影响滑轮组机械效率因素的实验装置如图所示，实验数据如表：

次数 物理量	1	2	3	4
钩码重G/N	4	4	6	6
钩码上升高度h/m	0.1	0.1	0.1	0.2
绳端拉力F/N	1.4	1.8	2.4	2.4
绳端移动距离s/m	0.5	0.3	0.3	0.6
机械效率η	57%	74%	83%	η4

（1）通过分析表中数据可知第2次实验是用甲（填“甲”或“乙”）图装置做到．
（2）计算第4次实验的机械效率η₄=83.3%，在第4次实验中钩码上升的时间是6s，则该次实验中拉力F的功率是0.24W．
（3）通过比较3和4两次的实验数据，可以得出的结论是滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关．
（4）已知每只滑轮重1N，请计算第2次实验中由于机械摩擦而损耗的能量为0.04J．

Answer 1

分析 （1）根据绳子自由端移动距离和物体移动距离的关系确定绳子段数，从而确定滑轮组；
（2）（3）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$求出机械效率，利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；分析实验数据得出结论；
（4）根据W_外=W_总-W_有求出额外功．

解答 解：
（1）根据第2次实验数据可得n=$\frac{s}{h}$=$\frac{0.3m}{0.1m}$=3，所以第2次实验是用甲图装置做的；
（2）第4次实验所做的有用功：W_有=Gh=6N×0.2m=1.2J；
总功：W_总=Fs=2.4N×0.6m=1.44J；
则机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{1.2J}{1.44J}$×100%≈83%；
该次实验中拉力F的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1.44J}{6s}$=0.24W；
（3）比较3、4实验可知：使用同一滑轮组，物体的重力相同，物体提升的高度不同，但机械效率相同，可以得出的结论是滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关；
（4）第2次做的总功：W_总=Fs=1.8N×0.3m=0.54J，
有用功W_有=Gh=4N×0.1m=0.4J，
对动滑轮做功W_动=G_动h=1N×0.1m=0.1J，
则克服摩擦力做功（即损耗的能量）：W_f=W_总-W_有-W_动=0.54J-0.4J-0.1J=0.04J．
故答案为：（1）甲；（2）83%；0.24；（3）滑轮组的机械效率与物体被提升的高度无关；（4）0.04．

点评 此题主要考查学生对于滑轮组机械效率实验的理解和掌握程度，熟悉各物理量之间的关系是解题关键．