题目内容

15.用如图所示装置测量动滑轮的机械效率,实验数据如下表.
序号动滑轮重力
G动/N
钩码重力 G/N钩码上升高度h/m绳的拉力 F/N绳端移动距离s/m机械
效率η
10.110.20.683.3%
20.120.21.10.4
30.220.20.483.3%
(1)实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升.
(2)第1次实验时,绳端移动的距离为0.4m.
(3)第2次实验时,测得动滑轮的机械效率约为90.9%.
(4)第3次实验时,绳的拉力约为1.2N.
(5)分析表中数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将增大;提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将减小.(均选填“增大”、“减小”或“不变”)

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上升;
(2)重物和动滑轮有2段绳子承担,绳子移动的距离物体升高距离的2倍;
(3)根据表中实验数据应用效率公式求出动滑轮的机械效率;
(4)根据公式W有=Gh计算有用功,根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算总功,然后根据公式W总=Fs计算第3次实验中绳的拉力;
(5)根据控制变量法的要求分析表中实验数据,根据实验控制的变量与实验数据分析答题.

解答 解:
(1)在实验中,为了正确测出拉力的大小,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计且在拉动过程中读数;
(2)由图示可知,动滑轮承重绳子有效股数n=2,
第1次测量中,弹簧测力计移动的距离:s=nh=2×0.2m=0.4m;
(3)由表中实验数据可知,第2次实验时,动滑轮的机械效率:
η2=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{2N×0.2m}{1.1N×0.4m}$×100%≈90.9%;
(4)第3次实验中的有用功为:W有=Gh=2N×0.2m=0.4J;
根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可知,总功为:W总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{0.4J}{83.3%}$=0.48J;
根据公式W总=Fs可知,第3次实验中绳的拉力为:F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{0.48J}{0.4m}$=1.2N;
(5)由表中实验序号为①②的实验数据可知,对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将增大;
由表中实验序号为②③的实验数据可知,提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将减小.
故答案为:(1)竖直向上匀速;(2)0.4;(3)90.9%;(4)1.2;(5)增大;减小.

点评 本题考查了求滑轮组效率、实验数据分析,应用效率公式可以求出滑轮组效率,应用控制变量法分析表中实验数据即可正确解题;解题时要注意控制变量法的应用.

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