※※|一题多设问 在“测量滑轮组的机械效率”实验中,物理小组的小丽用同一滑轮组提升不同的物体,如图甲、乙所示,小红用同一滑轮组,改变绳子的绕线方法,提升相同的物体,如图丙所示,实验数据记录如下:


【实验操作与结论】
(1)在甲、乙两图中,测量绳端拉力F时,应尽量竖直向上拉动弹簧测力计,读出乙图中弹簧测力计的示数为(①处数据)N。
(2)表格中②处数据应为%。
(3)若不计摩擦及绳重,丙图中拉力F大小即表格中③处数据应为N;表格中④处数据应为m。
(4)分析1、2组实验数据可得:同一滑轮组提升的物体重力越大,机械效率(填“越大”“越小”或“不变”)。
(5)分析1、3组实验数据可得:同一滑轮组的机械效率与绳子绕线方法(填“有关”或“无关”)。
(6)想要提升滑轮组的机械效率,还可以使用的方法是(多选)。
A. 减小动滑轮的质量 B. 减小定滑轮的质量
C. 增大物体上升的高度 D. 给滑轮的轴心加润滑油
【实验思考与拓展】
(7)乐乐同学发现实验过程中边拉动边读数,弹簧测力计示数不稳定,应该静止读数,你认为她的想法是(填“正确”或“错误”)的,如果这样做,测得的机械效率将(填“偏大”“偏小”或“更准确”)。
(8)若实验中使用的弹簧测力计的测量范围为“0~5 N”,不考虑绳重和摩擦,甲、丙两个滑轮组中,甲的最大机械效率(填“大于”“小于”或“等于”)丙的最大机械效率。

(1)(缓慢)匀速 3.2
(2)62.5
(3)3 0.2
(4)越大
(5)无关
(6)AD
(7)错误 偏大
(8)大于
解析:(1)在甲、乙两图中应尽量竖直向上缓慢匀速拉动测力计,此时滑轮组处于平衡状态,测力计示数等于拉力大小。图乙中弹簧测力计的分度值为0.2 N,示数为3.2 N。
(2)表格中②处的机械效率为 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{6\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m}}{3.2\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m}}=62.5\%$。
(3)根据图丙可知,绳子的有效段数为2,物体上升的高度为0.1 m,则绳子自由端移动的距离为 $s'=nh=2 × 0.1\ \mathrm{m}=0.2\ \mathrm{m}$,图丙滑轮组的机械效率为 $\eta'=\frac{W'_{有用}}{W'_{总}}=\frac{G'h}{F's'}=\frac{G'h}{F' × 2h}=\frac{G'}{2F'}$,丙图中拉力F大小即表格中③处数据应为 $F'=\frac{G'}{2\eta'}=\frac{3\ \mathrm{N}}{2 × 50\%}=3\ \mathrm{N}$。
(4)根据$s=nh$可知,1、2组实验中绳子的有效段数为3,分别对应甲、乙两图,根据数据可得:其他条件不变时,同一滑轮组提升的物体重力越大,机械效率越大。
(5)分析1、3组实验数据可得绳子的绕线不同,其他条件相同,机械效率相同,故结论为:同一滑轮组的机械效率与绳子绕线方法无关。
(6)A. 用滑轮组提升重物时,减小动滑轮的质量,可减小额外功,从而增大有用功占总功的比值,故A符合题意;B. 减小定滑轮的质量,定滑轮受到的重力减小,而在滑轮组拉动物体的过程中,有用功、额外功、总功均不受影响,所以机械效率不变,故B不符合题意;C. 根据 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}=\frac{Gh}{F × nh}=\frac{G}{nF}$ 可知,机械效率与提升物体的高度无关,故C不符合题意;D. 给滑轮的轴心加润滑油,可以减少因摩擦力产生的额外功,从而在有用功不变的前提下提高机械效率,故D符合题意。故选AD。
(7)滑轮组实际使用时,绳子和滑轮间存在摩擦力,会降低滑轮组的机械效率。若弹簧测力计静止时读出了数据,绳子与滑轮之间的摩擦力就不能测量,会导致测得的拉力偏小,根据公式 $W=Fs$ 可知,求出的总功变小,而有用功不变,根据 $\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$ 可得,测出的机械效率将比真实值偏大,故该做法错误。
(8)若实验中使用的弹簧测力计的测量范围为“0~5 N”,忽略绳重和摩擦,甲有三段绳子承担动滑轮和物体的重,丙有两段绳子承担动滑轮和物体的重,所以甲、乙做的额外功相同,甲能提起更重的物体,做的有用功更多,故甲的最大机械效率大于丙的最大机械效率。