Question

小明和小红在测定滑轮组机械效率的实验中
（1）滑轮组所挂的重物的重量为3.6N，如图1所示重物从原来图1的位置被提升到图2的位置，在提升过程中应使弹簧测力计竖直    上升．弹簧测力计的示数如图2所示，则滑轮组绳子自由端受到的拉力是    N，滑轮组的机械效率是    %．
（2）小明想进一步探究物重对滑轮组机械效率的影响，于是另外找来了三个物块，其中A重5N，B重8N，C重12N，小红一眼看出其中有一个物块不能利用现有的实验装置完成实验，你认为不能完成实验的是物块    （选填“A”、“B”或“C”），原因是    ．（忽略绳重及一切摩擦）
（3）在完成实验后，他们发现：同一滑轮组的机械效率随着物重的增加而    （选填“变大”或“变小”）．

Answer 1

【答案】分析：（1）应使物体做匀速直线运动，由图示弹簧测力计读出弹簧测力计的示数，
由图示求出物体上升的距离，由功的公式求出有用功及总功，然后由效率公式求出效率．
（2）由图示弹簧测力计确定弹簧测力计的量程，然后根据滑轮组拉力公式求出弹簧测力计的拉力，
根据拉力不能超过弹簧测力计的量程分析答题．
（3）根据效率公式进行分析，可以得出滑轮组的机械效率随着物重的增加而变化的关系．
解答：解：（1）在提升过程中应使弹簧测力计竖直匀速上升；
由图2可知，弹簧测力计的示数是2.4N，滑轮组绳子自由端受到的拉力是2.4N；
由图1所示刻度尺可知，物体上升的高度h=10cm=0.1m，
有用功W_有用=Gh=3.6N×0.1m=0.36J，
由图1所示可知，滑轮组承重绳子的股数n=3，
绳子自由端移动的距离s=nh=3×0.1m=0.3m，
拉力做的总功W_总=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=50%．
（2）由图1所示弹簧测力计可知，
弹簧测力计的量程是0～5N，
∵绳子的拉力F=，
∴G_动滑轮=nF-G_物体=3×2.4N-3.6N=3.6N，
当物体重力是12N时，
拉力：F′===5.2N＞5N，
超出弹簧测力计的量程，因此不能用该弹簧测力计测重物C．
（3）忽略绳重及一切摩擦时，
拉力F=，
绳子移动的距离s=nh，
拉力总功：
W_总=Fs=×nh=（G_物体+G_动滑轮）h，
滑轮组的效率：
η====，
由此可见：同一滑轮组的机械效率随着物重的增加而变大．
故答案为：（1）匀速；2.4；50；（2）C；所需拉力超过弹簧测力计的量程；（3）变大．
点评：本题考查了实验注意事项、求滑轮组效率、对弹簧测力计读数、分析滑轮组的效率随物体重力大小如何变化等，本题有一定的难度；要正确解题，需要：掌握弹簧测力计的读数方法、会应用功的公式求功、熟练应用效率公式．