Question

1．在“探究动滑轮的机械效率”时，某小组利用自重不同的两个动滑轮进行了如图所示的三次测量，数据记录如下：

实验 序号	钩码 重/N	动滑轮 重/N	拉力/N	钩码上升的高度/m	测力计移动 的距离/m	有用功/J	总功 /J	机械效率 /%
①	4	0.5	2.3	0.2	0.4	0.8	0.92	87.0
②	4	0.9	2.5	0.2	0.4	0.8	1.0	80.0
③	6	0.5	3.3	0.2	0.4	1.2	1.32	a

（1）完成表格中第3次数据（a）处的计算，填在下面的横线上：（a）=90.9%．
（2）比较①②两次实验数据（选填实验序号），可知动滑轮的机械效率与动滑轮的自重有关．
（3）小明认为“同一个机械，它的机械效率是一个定值”，通过比较①③两次实验数据（选填实验序号），可知他的观点是错误的 （选填“正确”或“错误”）．
（4）若用一动滑轮把重物匀速提升到一定高度，重物重为G_物，动滑轮重为G_动，此装置机械效率为η，不计绳重及摩擦，下列表达式能表示绳子拉力的大小有AD．
A、$\frac{{G}_{物}}{2η}$         B、$\frac{{G}_{物}+η{G}_{动}}{η}$            C、$\frac{{G}_{动}}{2η}$         D、$\frac{{G}_{动}}{2（1-η）}$．

Answer 1

分析 （1）根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算第3次的机械效率；
（2）研究动滑轮机械效率与动滑轮自身重力是否有关时，应控制提升钩码的重力相同，改变动滑轮重力；
（3）同一个机械，额外功基本上不变，当提升的物体重力变化时，有用功在总功中占得比值就变化，机械效率也就变化；
（4）①动滑轮绳子的有效股数为2，不计绳重和摩擦时，根据F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）求出工人所用的拉力；
②根据W=Gh表示出有用功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$表示出总功，根据s=nh表示出绳端移动的距离，利用W=Fs求出工人所用的拉力；
③额外功为克服动滑轮重力做的功，W_额=（1-η）W_总和W=Fs=Fnh表示出拉力的大小．

解答 解：
（1）第3次数据中的机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{1.2J}{1.32J}$×100%≈90.9%；
（2）①②两次实验中，钩码的重力相同，动滑轮的重力不同，机械效率也不同，因此探究的是机械效率与动滑轮自重的关系；
（3）比较①③，同一个机械，动滑轮重力不变，提升的物体重力不同时，机械效率也不同，提的物体越重，机械效率越大，可知小明的观点是错误的；
（4）①由图可知，动滑轮上绳子的段数为n=2，
不计绳重和摩擦时，工人所用的拉力：
F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）=$\frac{1}{2}$（G_物+G_动）；
②拉力做的有用功：W_有=G_物h，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可得，拉力所做的总功：
W_总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{{G}_{物}h}{η}$，
由W=Fs=Fnh可得，工人所用的拉力：
F=$\frac{{G}_{物}}{nη}$=$\frac{{G}_{物}}{2η}$；
③由W_额=G_动h=（1-η）W_总=（1-η）Fs=（1-η）Fnh可得，工人所用的拉力：
F=$\frac{{G}_{动}}{n（1-η）}$=$\frac{{G}_{动}}{2（1-η）}$，故AD正确．
故答案为：（1）90.9%；（2）①②；（3）错误；（4）AD．

点评 （1）滑轮组的机械效率与提升物体的重力、动滑轮重力、绳子段数及摩擦有关；
（2）本题考查了滑轮组拉力的计算，明确有用功和总功、额外功之间的关系是解题的关键．