Question

13．如图为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N，正确操作时弹簧秤的示数如图所示．（绳重和摩擦不计）
（1）由图可知，实验时弹簧测力计对细绳的拉力为2.4N．
（2）若钩码3s内上升0.1m，则拉力做功的功率为0.24 W．
（3）该滑轮组的机械效率为83.3%．
（4）若仅增加钩码的个数，该滑轮组的机械效率将变大．

Answer 1

分析 （1）由弹簧测力计读出拉力大小；
（2）由图中滑轮组的结构可知承担物重的绳子股数n=3，重物上升h，则拉力端移动的距离s=3h，利用W_总=Fs求出拉力做的功；利用P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）知道钩码总重，利用W_有=Gh求出有用功；然后根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求滑轮组的机械效率．
（4）使用滑轮组时，做的额外功不变，增加钩码的个数，增大了有用功，因此机械效率会变大．

解答 解：
（1）由图可知，弹簧测力计的分度值为0.2N，弹簧测力计的示数为2.4N．
（2）重物由3段绳子承担，则s=3h=3×0.1m=0.3m，
所以，拉力做功W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
拉力做功的功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{0.72J}{3s}$=0.24W；
（3）有用功W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
所以，η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
（4）整个滑轮组保持不变，即额外功不变；因为对重物做的功为有用功，增加钩码的个数，即增大了有用功，所以机械效率就会增大．
故答案为：（1）2.4；（2）0.24；（3）83.3%；（4）大．

点评 （1）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值．
（2）滑轮组的机械效率与提升物体的物重有关，同一滑轮组，提升物体重力越大，机械效率越大．