题目内容

【题目】用如图甲所示的装置探究滑轮组的机械效率η与动滑轮重G的关系:(忽略绳重和摩擦)
(1)实验时,应竖直向下拉动弹簧测力计;
(2)若重物以0.1m/s的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向下移动的速度为m/s
(3)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图象,分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越
(4)分析图象中的A点可知,被提升物体所受的重力为N.
(5)某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关,请在丙图中画出最省力的绳子的绕法.

【答案】
(1)匀速
(2)0.2
(3)低
(4)3
(5)解:某同学想进一步探究滑轮组的机械效率η是否与承担动滑轮的绳子的段数有关,原图中绳子的有效段数为2,因作用在绳子自由端的力F= ,当有效段数为3时,即为最省力的绳子的绕法,根据“偶定奇动”,绳子的一端先从动滑轮连起,如下所示:


【解析】解:(1)实验时,应匀速竖直向下拉动弹簧测力计,系统处于平衡状态,此时测力计示数才等于拉力的大小;(2)由图可在,绳子的有效段数为n=2,因绳子自由端移动的距离s与物体升高的高度h的关系为:s=nh,两边同除以时间t,则有v=nv , 故若重物以0.1m/s的速度匀速上升,则弹簧测力计竖直向下移动的速度为:v=nv=2×0.1m/s=0.2m/s;(3)改变动滑轮重,提升同一物体进行多次实验,获得数据并绘制出如图乙所示的图象,分析可知:被提升物体所受的重力相同时,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低;(4)分析图象中的A点可知,动滑轮的重G=1N,对应的机械效率η=75%,设物体提升的高度为h,W=Gh,因忽略绳重和摩擦,故额外功的唯一来源是克服动滑轮的重做的功,W额外=Gh,总功:
W=W+W额外=Gh+Gh,
机械效率η= = = ,即75%= ,故G=3N.
所以答案是:(1)匀速;(2)0.2;(3)低;(4)3;(5)如题图.

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