Question

（7分）我們學習了簡單機械知識后知道，使用滑輪組能夠省力，可以大大減輕人們的勞動強度．如圖甲所示，某人通過滑輪組把一個由鋁合金做成的實心圓柱體從水井底部勻速提升到井口，圓柱體的底面積為S，高為L，動滑輪的質量為m，水的密度為ρ，圓柱體的密度是3ρ，忽略繩重及摩擦，不計水的體積變化，請回答下列問題：

（1）若增加動滑輪的個數（其他條件不變），滑輪組的機械效率是變大還是變小？

（2）圓柱體在上升過程中會受到一些力的作用，結合各力之間的關系，在圖乙中畫出每個力隨上升高度變化的圖線，并在圖線旁注明力的名稱（不用標出坐標值）．

（3）推導出圓柱體在水中上升時（上表面還沒有露出水面）滑輪組的機械效率．

 

Answer 1

(1)變小 （2）如圖

（3）

【解析】

試題分析： （1）其他條件不變，只增加動滑輪個數，所做有用功不變，但做的額外功增大了，由可知，此時機械效率減小；

（2）圓柱體在上升過程中受到的力有：重力、浮力、拉力且；物體上升過程中圓柱體所受重力大小不變；由可知液體密度一定，圓柱體上表面露出水面前，排開液體體積不變，所以所受浮力不變、圓柱體上表面露出水面后，排開液體體積變小，所受浮力變小，直到為零；圓柱體所受拉力等于重力減去浮力，所受浮力越大，拉力越小，根據以上分析可作出三力的圖象；

（3）圓柱體在水中上升時（上表面還沒有露出水面）阻力為重力和浮力的差G-F浮滑輪組的機械效率：

考點：滑輪組的機械效率。