Question

17．如图所示为测量滑轮组机械效率的实验装置，每个钩码2N．（绳重、摩擦和弹簧测力计自重均不计）：
（1）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计．
（2）弹簧测力计的示数图中所示，由图可知拉力的大小为2.4N，若钩码上升的高度为10cm，则有用功是0.6J，总功是0.72J，该滑轮组的机械效率为83.3%；动滑轮的重力是1.2N．
（3）取下2个钩码，再做实验，此时滑轮组的机械效率将会变小．（选填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）利用二力平衡的条件可知，测力计不是匀速地移动会影响测力计读数的准确，读数时要看清分度值；
（2）读取弹簧测力计的示数时，要注意分度值的大小；由图甲可知，绳子的有效股数为3，根据W_有用=Gh求出有用功；根据s=3h求出拉力移动距离，根据W_总=Fs求出总功；再根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出滑轮组的机械效率；不计绳重、摩擦和弹簧测力计自重，根据F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_动）计算出动滑轮的重力大小；
（3）使用滑轮组时，做的额外功不变，减少钩码的个数可使有用功变小，在额外功不变的情况下，机械效率将变小．

解答 解：（1）实验中测拉力时，应在动滑轮下挂上钩码，线绳的自由端挂在弹簧测力计的挂钩上，使弹簧测力计竖直向上匀速上升，读出测力计在移动时的示数；
（2）图中弹簧测力计的分度值为0.2N，其示数为2.4N，即拉力的大小为F=2.4N；
有用功：W_有用=Gh=3×2N×0.1m=0.6J；
由图可知，绳子的有效股数为3，绳端移动的距离：s=nh=3×0.1m=0.3m，
拉力做的总功：W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
不计绳重、摩擦和弹簧测力计自重时：
F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_动），
即2.4N=$\frac{1}{3}$（6N+G_动），
解得：G_动=1.2N；
（3）在它条件不变的情况下，做的额外功不变，减少钩码的个数，减小了有用功，相当于减小了有用功的比例，因此，其机械效率会变小．
故答案为：（1）匀速；（2）2.4；0.6；0.72；83.3%；1.2N；（3）变小．

点评 本题考查弹簧测力计的使用和读数、有用功、总功、机械效率的计算以及影响滑轮组机械效率的因素；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；还要明确额外功的产生原因．