Question

如图为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总重6N，用2.4N竖直向上的拉力匀速拉动细绳．钩码上升0.1m所需的时间为3s．求：
（1）有用功为________J和滑轮组的机械效率为________．
（2）拉力做功的功率________W．
（3）如果将图中钩码只数增加，此滑轮组的机械效率将________（填“增大”“减小”或“不变”）．

Answer 1

解：（1）W_有用=Gh=6N×0.1m=0.6J
由图知：此滑轮组由3段绳子承担物重，所以s=3h=3×0.1m=0.3m
W_总=FS=2.4N×0.3m=0.72J
∴η=×100%=×100%=83.3%．
（2）拉力的功率：P===0.24W．
（3）整个滑轮组保持不变，即额外功不变．因为对重物做的功为有用功，钩码只数增加，即增大了有用功，机械效率就会增大．
故答案为：（1）0.6J，83.3%；（2）0.24W；（3）增大．
分析：（1）有用功等于钩码重力和钩码上升高度的乘积，即W_有用=Gh；总功等于拉力和绳端移动距离的乘积，即W_总=FS，由图可知，用来承重动滑轮的绳子段数为3段，所以绳子移动的距离为物体上升高度的3倍；机械效率等于有用功和总功的比值，即η=×100%．
（2）拉力的功率可以用公式P=计算．
（3）机械效率表示有用功占总功的百分比．用滑轮组提起重物时，对重物做的功为有用功，克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功是额外功．总功是有用功和额外功的总和，所以有用功和额外功的大小都会影响机械效率的大小．
点评：（1）滑轮组做的有用功是提升物体重力做的功，额外功是克服动滑轮重力和绳子重力及摩擦做的功，总功是拉力做的功，机械效率等于有用功和总功的比值．
（2）同一滑轮组机械效率不是固定不变的，提升物体越重，机械效率越大．