在“测量动滑轮机械效率”的实验中,小明先用弹簧测力计测量钩码的重力G(如图1),再用图2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)图1中弹簧测力计的示数为______N;
(2)图2中,为了测量绳子自由端的拉力F,A同学认为应该在弹簧测力计静止时读数,B同学认为应该在缓慢匀速提升时读数,正确的是______(选填“A”或“B”)同学的方法;
(3)按照正确的测量方法,测出拉力F与钩码所受重力G的大小关系为F______(选填“>”、“<”或“=”)[G/2];
(4)第①次实验测得动滑轮的机械效率为______;
(5)第③次实验时,钩码上升的速度为0.05m/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”)1.7N;
(6)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”).
解题思路:(1)由图示测力计确定其分度值,读出其示数.
(2)在使用滑轮组时,滑轮组还要克服一些机械摩擦,所以要测量滑轮组的机械效率,需使物体上升进行读数.
(3)使用滑轮组时,拉力不仅要克服物体的重力,还要克服动滑轮的重力及机械摩擦.
(4)根据表中实验数据,应用效率公式求出动滑轮的效率.
(5)拉力的功率即总功的功率,根据承担物重的绳子段数得出拉力的速度,根据公式P=[W/t]=[Fs/t]=Fv计算拉力的功率;静止时,消除了摩擦力的影响,测力计示数变小.
(6)由表中实验数据分析,机械效率的变化和物重变化的关系.
(1)由图1所示弹簧测力计可知,其分度值为0.2N,示数为2N.
(2)为了测量滑轮组提升物体时的机械效率,所以需在缓慢匀速提升时读数,B同学正确.
(3)动滑轮承重绳子的股数n=2,如果不计一切摩擦与动滑轮重力,则拉力F=[G/n]=[G/2],但实际上,动滑轮有重力、在拉动测力计时存在摩擦力,拉动物体时需要克服动滑轮重力与摩擦力,因此拉力F大于[G/2].
(4)由表中实验数据可知,第①次实验时动滑轮的机械效率η1=
G1h1
F1s1×100%=[1N×0.2m/0.7N×0.4m]×100%≈71.4%;
(5)动滑轮承重绳子股数n=2,拉力的速度v=nv钩码=2×0.05m/s=0.1m/s,第③次实验时拉力的功率:P=Fv=1.7N×0.1m/s=0.17W;静止时没有摩擦力,拉力等于钩码和动滑轮重力的一半,拉力小于1.7N.
(4)根据表格中数据可知,动滑轮效率:
η2=
G2h2
F2s2×100%=[2N×0.2m/1.2N×0.4m]×100%≈83.3%
η3=
G3h3
F3s3×100%=[3N×0.2m/1.7N×0.4m]×100%≈88.2%
根据三次的机械效率及物重的变化可得同一动滑轮,所提升物重增大,机械效率将增大.
故答案为:(1)2;(2)B;(3)>;(4)71.4%;(5)0.17;小于;(6)增大.
点评:
本题考点: 滑轮(组)机械效率的测量实验.
考点点评: 此题是测量滑轮组的机械效率,首先要熟练掌握机械效率的公式,会利用公式进行计算;同时考查了影响机械效率大小的因素及有关功率的计算,注意公式的推导.解题时要注意控制变量法的应用.
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