10.某小组测量如图所示滑轮组的机械效率,部分实验数据如下表。

|实验次数|钩码重力G/N|钩码上升高度h/cm|拉力F/N|绳端移动距离s/cm|机械效率η|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|1|5| |15|55.6%|
|2|1.5|5|0.8|15| |
|3|2|5|1|15|66.7%|
|4|2|10|1|30|66.7%|

(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为N。
(2)第2次实验时滑轮组的机械效率是。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)下列选项中可以提高滑轮组机械效率的是。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
(5)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数,弹簧测力计示数不稳定,有小组同学认为应静止时读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。
|实验次数|钩码重力G/N|钩码上升高度h/cm|拉力F/N|绳端移动距离s/cm|机械效率η|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|1|1|5| |15|55.6%|
|2|1.5|5|0.8|15| |
|3|2|5|1|15|66.7%|
|4|2|10|1|30|66.7%|
(1)实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做运动。第1次实验时,弹簧测力计示数如图所示,为N。
(2)第2次实验时滑轮组的机械效率是。
(3)分析1、2、3次实验的数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越(选填“大”或“小”),滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验的数据可知,若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)下列选项中可以提高滑轮组机械效率的是。
A.增大绳重
B.减轻动滑轮重
C.加快物体提升的速度
(5)实验过程中边拉动弹簧测力计边读数,弹簧测力计示数不稳定,有小组同学认为应静止时读数。你认为他的想法(选填“正确”或“不正确”),因为他没有考虑到对滑轮组机械效率的影响。
答案
解:
(1) 实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做匀速直线运动。弹簧测力计分度值为0.1N,示数为0.6N。
(2) 第2次实验滑轮组的机械效率:
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{1.5\,\mathrm{N} × 5 × 10^{-2}\,\mathrm{m}}{0.8\,\mathrm{N} × 15 × 10^{-2}\,\mathrm{m}}=62.5\%$
(3) 分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验数据可知,若仅增大绳端移动的距离,滑轮组的机械效率不变。
(4) 选项分析:
A. 增大绳重,会增大额外功占比,降低机械效率,不符合要求;
B. 减轻动滑轮重,会减小额外功占比,提高机械效率,符合要求;
C. 加快物体提升的速度,不会改变有用功和总功的比值,机械效率不变,不符合要求。
故选B。
(5) 该同学的想法不正确,因为静止时滑轮和绳之间不存在运动过程中的滑动摩擦,没有考虑到摩擦力(绳与滑轮间的摩擦)对滑轮组机械效率的影响。
(1) 实验过程中,应缓慢拉动弹簧测力计,使钩码竖直向上做匀速直线运动。弹簧测力计分度值为0.1N,示数为0.6N。
(2) 第2次实验滑轮组的机械效率:
$\eta=\frac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{1.5\,\mathrm{N} × 5 × 10^{-2}\,\mathrm{m}}{0.8\,\mathrm{N} × 15 × 10^{-2}\,\mathrm{m}}=62.5\%$
(3) 分析1、2、3次实验数据可知,使用同一滑轮组提升重物时,重物重力越大,滑轮组的机械效率越高;分析3、4次实验数据可知,若仅增大绳端移动的距离,滑轮组的机械效率不变。
(4) 选项分析:
A. 增大绳重,会增大额外功占比,降低机械效率,不符合要求;
B. 减轻动滑轮重,会减小额外功占比,提高机械效率,符合要求;
C. 加快物体提升的速度,不会改变有用功和总功的比值,机械效率不变,不符合要求。
故选B。
(5) 该同学的想法不正确,因为静止时滑轮和绳之间不存在运动过程中的滑动摩擦,没有考虑到摩擦力(绳与滑轮间的摩擦)对滑轮组机械效率的影响。
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