题目内容

19.小雪和小红在“测滑轮组机械效率”的实验中,一起组装好了如图甲所示的实验装置,他们分别记下了钩码和弹簧测力计的位置.
(1)小红匀速竖直向上拉动弹簧测力计,使钩码升高,并由弹簧测力计读出拉力为0.5N,同时小雪用用刻度尺测出钩码提升的高度为0.1m,以上测量准确无误,其他被测物理量和计算的数据如表:
钩码重(N)弹簧测力计提升的高度(m)有用功(J)总功(J)机械效率
20.40.20.2100%
(2)小雪和小红测得滑轮组的机械效率为100%,他们意识到出现了错误,请你帮助他们找出原因:弹簧测力计提升的高度错误,应为0.5m.
(3)该滑轮组的机械效率实际为80%.
(2)如果不计绳重和摩擦,可知该滑轮组所使用的动滑轮重为0.5N.当动滑轮重为8N时,使用该滑轮组提起2N重的钩码刚好不省力
(4)若提升的钩码重增加到6N,则该滑轮组的机械效率将变大.(填“变大”、“变小”或“不变”)

分析 (1)测力计不是匀速地移动会造成测力计的读数不准确;
(2)滑轮组在使用中,动滑轮被几根绳子承担,拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的几倍;
(3)根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$可计算出机械效率;
(4)由s=nh可知,绳子的股数;摩擦和绳子的重力忽略不计表示时,绳子末端的拉力为F=$\frac{1}{n}$(G物+G动);
(5)使用滑轮组时,做的额外功不变,增加钩码的重,增大了有用功,因此机械效率会变大.

解答 解:
(1)测量滑轮组的实验中应该竖直匀速拉动弹簧测力计;
(2)动滑轮被5段绳子承担,拉力移动的距离就是物体和动滑轮移动距离的5倍,因此弹簧测力计提升的高度错了,应为0.5m;
(3)滑轮组的机械效率:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.1m}{0.5N×0.5m}$×100%=80%;
(4)不计绳重和摩擦时动滑轮重为:G动=nF-G物=5×0.5N-2N=0.5N,
若滑轮组不省力时,则有F=G物,
即G物=$\frac{1}{5}$(G物+G动);
G动=4G物=4×2N=8N;
(5)使用滑轮组时,做的额外功不变,增加钩码的重,增大了有用功,因此机械效率会变大;
故答案为:(1)匀速竖直;(2)弹簧测力计提升的高度错误,应为0.5m;(3)80%;(4)0.5;8;(5)变大.

点评 滑轮组的机械效率与物体重力、摩擦力、机械本身重力有关.要提高机械效率,应尽量减小摩擦和机械本身重力的同时,最大限度的增加被吊物体重力.

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