在测定动滑轮机械效率的实验中,小明用如图所示的动滑轮提升钩码,改变钩码的数量,正确操作,实验数据如下:
| 实验序号 | 钩码重G/N | 钩码上升高度h/cm | 拉力F/N | 绳端移动的距离s/cm |
| ① | 1.0 | 20.0 | 0.7 | 40.0 |
| ② | 2.0 | 20.0 | 1.2 | 40.0 |
| ③ | 3.0 | 20.0 | 1.7 | 40.0 |
(1)实验时,用手 拉动弹簧测力计,使动滑轮下的钩码缓缓上升。
(2)第①次实验时测得动滑轮的机械效率为 。
(3)第③次实验时,钩码上升的速度为0.05 m/s,则拉力的功率为 W,静止时拉力F的大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)1.7 N。
(4)由表中实验数据分析可知,同一动滑轮,所提升物重增大,机械效率将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案
解析 (1)为了使动滑轮和重物处于平衡状态,要竖直匀速拉动弹簧测力计。
(2)第①次实验中拉力做的功是总功,W总=Fs=0.7 N×0.4 m=0.28 J,有用功W有=Gh=1.0 N×0.2 m=0.2 J,则动滑轮的机械效率为η=
≈0.714=71.4%。
(3)第③次实验中拉力做的功是总功,W总'=F's'=1.7 N×0.4 m=0.68 J,动滑轮由2段绳承担物重,所以绳自由端上升的速度是重物上升速度的2倍,绳自由端提升0.4 m用的时间为t=
=4 s,拉力的功率P=
=0.17 W;匀速上升时,滑轮与滑轮的轴、绳和滑轮间存在与拉力方向相反的摩擦力,所以静止时拉力小于1.7 N。
(4)第②次实验,动滑轮的机械效率 η'≈83.3%,第③次实验动滑轮的机械效率η″≈88.2%,由数据分析可知,同一动滑轮所提升重物质量增大时,机械效率将增大。
答案 (1)竖直匀速 (2)71.4% (3)0.17 小于 (4)增大
