Question

如图所示是小明同学测动滑轮机械效率的实验装置图，他在2s内做了0.96J的有用功使重物匀速上升了0.4m，不计绳重及摩擦，绳子很结实．请你回答：
（1）弹簧测力计______匀速向上运动的速度？
（2）该动滑轮的机械效率是多少？
（3）该动滑轮的重是多少？
（4）此实验装置的机械效率最大可能为多少？

Answer 1

【答案】分析：在测定滑轮组机械效率的实验中，要注意的事项是：弹簧测力计一定要竖直匀速向上拉动．物体上升的高度为h=4m，则弹簧测力计运动的距离为s=2h，再根据公式v=计算出弹簧测力计运动的速度；根据弹簧测力计的示数可知，拉力F=1.6N，拉力做的总功为W_总=Fs=1.6N×8m=1.28J，再根据公式η=计算出此滑轮组的机械效率；因为该滑轮组不计绳重和摩擦，因此只有克服动滑轮重做额外功，W_额=W_总-W_有，再根据公式G_动=求出动滑轮的重；因为题目要求解的是最大机械效率，机械效率和物重、摩擦和动滑轮重有关，在此滑轮组中摩擦不计，动滑轮重不再改变，因此，只有当物重最大时机械效率最大，再根据题目中的绳子很结实，告诉我们，绳子的最大拉力等于弹簧测力计的最大示数，即F_大=5N，在此题中额外功是不变的，故总功最大时，有用功最大，此时机械效率η=W_有/W_总最大．
解答：解：（1）在测定滑轮组机械效率的实验中，要注意的事项是：弹簧测力计一定要竖直匀速向上拉动．
拉动速度为：v===0.4 m/s
（2）拉力所做总功为：W_总=Fs=1.6N×（0.4m×2）=1.28 J 
机械效率为：η==×100%=75% 
（3）所作额外功为：W_额=W_总-W_有=1.28J-0.96J=0.32J
动滑轮重为：G_动===0.8N
（4）此实验装置的最大机械效率为：η_大====×100%=92%
故答案为：（1）竖直；0.4m/s．（2）75%．（3）0.8N．（4）92%．
点评：此题主要考查以下几个知识点：一是测定滑轮组机械效率实验中的注意事项；二是v=s/t；η=W_有/W_总；W_有=W_总-W_额等几个公式的熟练运用．