Question

5．在“测量动滑轮机械效率”的实验中，小明用如图所示的动滑轮提升钩码，改变钩码的数量，正确操作，实验数据如下．

实验 序号	钩码重 G/N	钩码上升 高度h/cm	拉力 F/N	绳端移动的 距离s/cm
①	1.0	20.0	0.7	40.0
②	2.0	20.0	1.2	40.0
③	3.0	20.0	1.7	40.0

（1）实验时，用手竖直向上匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓慢上升（缓慢上升/快速上升/保持平衡）．
（2）第①次实验测得动滑轮的机械效率为71.4%．第②次实验的有用功是0.4J．
（3）第③次实验时，钩码上升的速度为0.05m/s，则拉力的功率为0.17W，静止时拉力F的大小小于1.7N（大于1.7N/小于1.7N/等于1.7N/难以确定）．
（4）由表中实验数据分析可知，同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大（增大/减小/不变）．

Answer 1

分析 （1）在实验中，为了正确测出拉力的大小，应拉动弹簧测力计竖直向上匀速缓慢上升．
（2）根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%将①的数据代入即可；根据W_有2=G₂h₂计算第②次实验的有用功；
（3）拉力的功率即总功的功率，根据承担物重的绳子段数得出拉力的速度，根据公式P=$\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}$=Fv计算拉力的功率．当静止时，拉力不必克服摩擦力，根据分析；
（4）由表中实验数据求出后两次拉力的机械效率，分析物重与装置和机械效率的变化得出结论．

解答 解：（1）在实验时，应用手匀速拉动弹簧测力计，使挂在动滑轮下的钩码缓缓上升，便于准确测量拉力的大小；
（2）由表中数据，第①次实验测得动滑轮的机械效率为η₁=$\frac{{{G}_{1}h}_{1}}{{{F}_{1}s}_{1}}$×100%=$\frac{1N×0.2m}{0.7N×0.4m}$×100%≈71.4%…①；
第②次实验的有用功是W_有2=G₂h₂=2N×0.2m=0.4J；
（3）由第三次数据知，绳子自由端移动的距离是物体升高距离的2倍，即s=2h，所以绳子移动速度为物体上升速度的2倍．
则拉力的功率为P_总=$\frac{Fs}{t}$=Fv=1.7N×0.05m/s×2=0.17W；
当静止时，拉力不必克服摩擦力，所以拉力小于1.7N；
（4）根据表格中数据，
②的机械效率η₂=$\frac{{G}_{2}{h}_{2}}{{F}_{2}{s}_{2}}$×100%=$\frac{2.0N×0.2m}{1.2N×0.4m}$×100%≈83.3%…②；
③的机械效率η₃=$\frac{{G}_{3}{h}_{3}}{{F}_{3}{s}_{3}}$×100%=$\frac{3.0N×0.2m}{1.7N×0.4m}$×100%≈88.2%…③；
由①②③三次的机械效率及对应表中物重的变化可得：同一动滑轮，所提升物重增大，机械效率将增大．
故答案为：（1）竖直向上匀速；缓慢上升；
（2）71.4%；0.4；
（3）0.17；小于1.7N；
（4）增大．

点评 此题测量滑轮组的机械效率，考查实验注意事项、有用功及功率和机械效率的公式的应用；同时考查了影响机械效率大小的因素，综合性较强．