Question

18．如圖為測量滑輪組機械效率的實驗裝置，鉤碼總重6N．
（1）由圖可知拉力大小為2.4 N，
（2）若鉤碼上升的高度為0.1m，所做的有用功是0.6 J．
（3）該滑輪組的機械效率為83.3%．（百分數表示，保留一位小數）
（4）若僅增加鉤碼的個數，該滑輪組的機械效率將增大（選填“增大”、“減小”或“不變”）
（5）分析一下此滑輪組的機械效率小于100%的原因可能是要克服動滑輪重、繩重及摩擦做額外功．

Answer 1

分析 （1）根據測力計分度值讀數；
（2）（3）由圖中滑輪組的結構可知承擔物重的繩子股數n=3，重物上升h，則拉力端移動的距離s=3h，又知道鉤碼總重，可以求出有用功、總功，根據機械效率的公式求滑輪組的機械效率；
（4）使用滑輪組時，做的額外功不變，增加鉤碼的個數，增大了有用功，因此機械效率會變大；
（5）機械效率小于100%，是因為有額外功的存在．

解答 解：（1）由圖可知測力計分度值為0.2N，拉力大小為2.4N；
（2）若鉤碼上升的高度為0.1m，則所做的有用功：
W_有=Gh=6N×0.1m=0.6J；
（3）由圖可知n=3，則該過程做的總功：
W_總=Fs=Fnh=2.4N×3×0.1m=0.72J；
滑輪組的機械效率為：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%；
（4）滑輪組保持不變，提升相同高度時額外功不變；增加鉤碼的個數（即增加了物重），則增大了有用功，機械效率就會增大．
（5）使用滑輪組的目的是提升物體到達一定高度，但是在提升物體時把動滑輪和繩子一起提了起來，另外還有繩子之間的摩擦，這些都是不需要又不得不做的額外功，因為有額外功的存在，滑輪組的機械效率總小于100%．
故答案為：（1）2.4；（2）0.6；（3）83.3%；（4）增大；（5）要克服動滑輪重、繩重及摩擦做額外功．

點評 本題測量滑輪組機械效率，考查測力計讀數、機械效率的計算及影響效率的因素．