题目内容

如图所示为“测量滑轮组机械效率”的实验装置,钩码总重6N,弹簧测力计竖直向上匀速拉动细绳时的示数如图所示.(摩擦不计)
(1)若钩码3S内上升0.1m,则弹簧测力计拉力做功的功率为多大?该滑轮组的机械效率为多大?
(2)若仅增加钩码的个数,该滑轮的机械效率将如何变化?

【答案】分析:(1)已知拉力的大小和拉力移动的距离S,先求拉力做的总功W,再利用功率的公式P=计算功率;
已知钩码重力和上升高度,可以得到有用功;求出了有用功和总功,利用机械效率公式η=计算机械效率;
(2)额外功不变,改变的是有用功,利用机械效率公式分析即可得知改变了有用功在总功中的比例.
解答:解:
(1)弹簧测力计的示数是F=2.4N;
拉力做的总功为W=FS=2.4N×0.3m=0.72J;
拉力的功率为P===0.24W;
拉力做的有用功为W有用=Gh=6N×0.1m=0.6J;
滑轮组机械效率为η==≈83.3%.
答:拉力的功率为0.24W;滑轮组机械效率为83.3%.
(2)答:由机械效率公式η=可知,增加钩码的个数,相当于增加了有用功而额外功不变,有用功与总功的比值增大,所以机械效率增加.
点评:不考虑绳重及摩擦,滑轮组的机械效率与物重和动滑轮重有关:在动滑轮重一定时,提升物重越大,机械效率越高;在提升物重一定时,动滑轮重越小,机械效率越大.
练习册系列答案
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小华同学用有挂钩的塑料吸盘来“估测大气压的值”,他设计的实验方案是:将蘸水的吸盘按在平滑的玻璃板上,挤出里面的空气,按住玻璃板,用弹簧测力计钩着吸盘上的挂钩,缓慢往上拉,记录吸盘刚刚脱离玻璃板时弹簧测力计的读数,再测量出吸盘与玻璃板的接触面积,即可算出大气压的值,如图所示.实验室提供的器材是:量程为10N的弹簧测力计1只,底面积为3cm2的吸盘,平滑玻璃板.实验时,他发现当弹簧测力计拉至读数最大时,吸盘仍未脱离玻璃板,实验室又没有量程更大的弹簧测力计,他认为可运用其他器材结合所学物理知识来解决这一问题.
(1)请设计两种不同的实验方案,要求:先确定所需的器材(除量程为10N的弹簧测力计1只、底面积为3cm2的吸盘和平滑的玻璃板外),再简要说明你是如何运用物理知识解决这一问题的?(不增加弹簧测力计的个数)
[方案一]器材:
轻质杠杆,细绳,铁架台
轻质杠杆,细绳,铁架台
;说明:
利用省力杠杆,在一端用量程较小的弹簧测力计的拉力,在另一边可获得较大的拉吸盘的力
利用省力杠杆,在一端用量程较小的弹簧测力计的拉力,在另一边可获得较大的拉吸盘的力

[方案二]器材:
定滑轮,钩码,细绳,铁架台
定滑轮,钩码,细绳,铁架台
;说明:
用钩码作为配重,利用钩码的重力来增加对吸盘的拉力
用钩码作为配重,利用钩码的重力来增加对吸盘的拉力

(2)该实验只能粗略测出大气压的值,结果并不精确,请指出你所设计的方案中产生误差的主要原因有哪些?(写出2点即可)
方案一中:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、杠杆有自重且杠杆重心不在悬点正下方等
方案一中:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、杠杆有自重且杠杆重心不在悬点正下方等

方案二:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、滑轮与轴间有摩擦等
方案二:吸盘中排气不清(或有少量空气)、气密性不好、吸盘脱离玻璃板时弹簧测力计的读数不准确、弹簧测力计自身有重力、滑轮与轴间有摩擦等

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