Question

小明做“测滑轮组机械效率”实验时，用图中所示的滑轮，组装成滑轮组，请在图中画出使用该滑轮组时最省力的绕法。用此滑轮组将重为3.6N的物体匀速提起时，拉力的功率为0.36W，滑轮组的机械效率为75%。（忽略摩擦及绳重）求：

（1）绳子自由端移动的速度和动滑轮的总重。

（2）若用此滑轮组提起小于3.6N的重物时，其机械效率将如何改变？说明理由。

 

Answer 1

【答案】

(6分，每小题2分) 连图略（2分） （1）0.3m/s   1.2N（各1分）  （2）变小  由于额外功不变，但有用功变小（各1分）

【解析】

试题分析：滑轮组使用时要最省力，则绳子的有效股数应最多，本题最多可以绕出4股绳子。最省力时绕4股绳子，根据“奇动偶定”法则，4股应从定滑轮挂钩上开始绕绳子，绕法如图，绳子段数n=4。

（1）滑轮组的机械效率：

，

解得：F=1.2N，

绳子自由端移动的速度：

，

∵，

∴G_动=nF-G_物=4×1.2N-3.6N=1.2N；

（2）若用此滑轮组提起3N的重物时，绳子的拉力：

，

此时滑轮组的机械效率：．

答：如上图所示；

（1）绳子自由端移动的速度为0.3m/s，动滑轮的总重为1.2N．

（2）若用此滑轮组提起3N的重物时，其机械效率约为71.4%．

考点：此题考查的是滑轮组的机械效率的计算。

点评：在此题中运用了滑轮组拉力、速度、动滑轮重力、机械效率的计算，关键是滑轮组公式η=和F=G_物+G_动）的灵活运用。