Question

在“测定滑轮组的机械效率”实验中：
（1）一位同学用如图所示的滑轮组在10s内将总质量为0.25kg的钩码匀速提高了10cm．在这个过程中弹簧测力计的示数如图b所示（g取10N/kg）．则作用于绳子自由端的拉力所做的功W=______J，此拉力的功率P=______W，滑轮组的机械效率η=______．
（2）如果这位同学仍然用图a的滑轮组，只是把所挂钩码减少了三个，此时测得滑轮组的机械效率为η′，则η′与η的大小关系式η′______η．（选填“＞”、“=”或“＜”）

Answer 1

解：（1）图b中弹簧测力计示数为1N，即拉力为F=1N，
由于此滑轮组有3段绳子在拉钩码，所以拉力移动的距离s=3h=3×0.1m=0.3m，
则拉力做的总功W_总=Fs=1N×0.3m=0.3J．
拉力功率：
P===0.03W；
钩码重力：G=mg=0.25kg×10N/kg=2.5N，
所以机械效率η=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%；
（2）减少了三个钩码，则在额外功不变的情况下，有用功就减少了，所以机械效率就减小了，即η′＜η．
故答案为：（1）0.3；0.03；83.3%；（2）＜．
分析：（1）根据s=3h求出拉力移动的距离，根据公式W=Fs求出拉力对物体做的功；根据公式P=求出拉力功率；根据公式η===求出滑轮组的机械效率；
（2）机械效率是有用功占总功的比率，而总功是由有用功（对重物做的功）和额外功（机械损耗带来的）组成．所以改变机械效率的大小有两种方法：一、在机械不变的情况下（额外功不变），有用功越多，机械效率就越大；二、在有用功不变的情况下（对重物做的功不变），额外功越少（减轻动滑轮的重，加润滑油等），机械效率就越大．
点评：本题考查的三个考点都比较基础，适合于已经掌握相当知识点的同学用来巩固所学．
（1）求滑轮组的机械效率，要抓住拉力做的是总功，重物被提升做的是有用功，绳子有几段，拉力移动距离就是重物移动距离的几倍．
（2）机械效率的改变要抓住是有用功变了，还是额外功变了，然后再根据机械效率的物理意义来判断．