Question

（2011?鄂州模擬）在“測滑輪組機(jī)械效率”的實(shí)驗(yàn)中（均不計(jì)繩重和摩擦），小明用同一滑輪組進(jìn)行了兩次實(shí)驗(yàn)，部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示：

序號	鉤碼重G/N	鉤碼上升的高度h/cm	彈簧測力計(jì)的示數(shù)F/N	彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離S/cm
1	3	5	2	15
2	6	5		15

1據(jù)小明的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在圖中用筆畫線代替細(xì)繩組裝滑輪組．
（2）第一次實(shí)驗(yàn)中測得滑輪組的機(jī)械效率為

50%

．
（3）請將表格中空格處的數(shù)據(jù)補(bǔ)充完整．
（4）若繞滑輪組的細(xì)繩能承受的最大拉力為10N，則該滑輪組效率最高可達(dá)

90%

．

Answer 1

分析：知道物體和彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離，求出繩子的段數(shù)，根據(jù)繩子的段數(shù)求出滑輪組的繞法．
知道鉤碼的重力、鉤碼升高的高度、彈簧測力計(jì)的示數(shù)、彈簧測力計(jì)移動(dòng)的距離，求出有用功、總功、機(jī)械效率．
根據(jù)第一次的有用功、總功、求出額外功，求出動(dòng)滑輪的重力．根據(jù)物體和動(dòng)滑輪三段繩子承擔(dān)，求出彈簧測力計(jì)示數(shù)．
當(dāng)繩子承擔(dān)的最大拉力是10N時(shí)，求出物體和動(dòng)滑輪的重力，求出有用功、總功、機(jī)械效率．

解答：解：（1）鉤碼移動(dòng)5cm，彈簧測力計(jì)移動(dòng)15cm，所以鉤碼和動(dòng)滑輪有三段繩子承擔(dān)，滑輪組繞法如圖．
（2）W_有=Gh=3N×0.05m=0.15J．
W_總=Fs=2N×0.15m=0.3J．
η=

W有

W總

=

0.15J

0.3J

=50%．
（3）進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)，額外功：W_額=W_總-W_有=0.3J-0.15J=0.15J．
動(dòng)滑輪重：G_動(dòng)=

W額

h

=

0.15J

0.05m

=3N．
鉤碼和動(dòng)滑輪有三段繩子承擔(dān)，
當(dāng)滑輪組提起6N鉤碼時(shí)，彈簧測力計(jì)的示數(shù)為：F'=

1

3

（G'+G_動(dòng)）=

1

3

（6N+3N）=3N．
（4）當(dāng)繩子最大拉力是10N時(shí)，鉤碼和動(dòng)滑輪在重：G''+G_動(dòng)=3F'=3×10N=30N．
所以提起的鉤碼最大重力：G''=30N-3N=27N．
所以最大機(jī)械效率：η'=

W′有

W′總

=

G′h′

F′s′

=

G″h′

(G″+G動(dòng))×h′

=

G″

G″+G動(dòng)

=

27N

30N

=90%．
故答案為：（1）如上圖；（2）50%；（3）3；（4）90%．

點(diǎn)評：根據(jù)第一次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)求出動(dòng)滑輪在重是本題的關(guān)鍵．
對于滑輪組的問題在不考慮摩擦和繩重時(shí)，計(jì)算總功有兩種方法：W_總=Fs；W_總=（G+G_動(dòng)）h．