9. 用图(a)所示的滑轮组探究动滑轮的重对滑轮组机械效率的影响。实验中把不同的磁铁吸附在动滑轮边框上以改变动滑轮的重,每次匀速拉动绳端使物体上升10 cm,不计绳重,实验数据如下表所列。
|次数|$G_{\mathrm{物}}/\mathrm{N}$|$G_{\mathrm{动}}/\mathrm{N}$|$F/\mathrm{N}$|$\eta/\%$|
|----|----|----|----|----|
|①|6.0|0.3|2.2|90.9|
|②|6.0|
|2.5| |
|③|6.0|1.9|2.9|69.0|
|④|6.0|3.2|3.4|58.8|
(a)
(第9题)
(1)绳端每次移动距离为 cm。
(2)第②次实验中拉力F的示数如图(b)所示,读数为 N。第②次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越。
(3)若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将(变大/变小/不变)。
|次数|$G_{\mathrm{物}}/\mathrm{N}$|$G_{\mathrm{动}}/\mathrm{N}$|$F/\mathrm{N}$|$\eta/\%$|
|----|----|----|----|----|
|①|6.0|0.3|2.2|90.9|
|②|6.0|
|③|6.0|1.9|2.9|69.0|
|④|6.0|3.2|3.4|58.8|
(a)
(1)绳端每次移动距离为 cm。
(2)第②次实验中拉力F的示数如图(b)所示,读数为 N。第②次实验滑轮组的机械效率为 %。分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越。
(3)若仅增大绳端移动的距离,则滑轮组的机械效率将(变大/变小/不变)。
答案
(1)$\boldsymbol{30}$
(2)$\boldsymbol{2.4}$;$\boldsymbol{83.3}$;$\boldsymbol{低}$
(3)$\boldsymbol{不变}$
(2)$\boldsymbol{2.4}$;$\boldsymbol{83.3}$;$\boldsymbol{低}$
(3)$\boldsymbol{不变}$
解析
解:
(1)由图(a)可知,承担物重的绳子段数$n=3$,物体上升高度$h=10\ \mathrm{cm}$,
绳端移动距离:
$s = nh = 3×10\ \mathrm{cm} = 30\ \mathrm{cm}$。
(2)弹簧测力计分度值为$0.2\ \mathrm{N}$,读数为$2.4\ \mathrm{N}$。
第②次实验的有用功:$W_{\mathrm{有}} = G_{\mathrm{物}}h = 6.0\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m} = 0.6\ \mathrm{J}$,
总功:$W_{\mathrm{总}} = Fs = 2.4\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m} = 0.72\ \mathrm{J}$,
机械效率:$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.6\ \mathrm{J}}{0.72\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$。
分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
(3)由公式$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{G_{\mathrm{物}}h}{Fs} = \frac{G_{\mathrm{物}}}{nF}$可知,机械效率与绳端移动距离无关,仅增大绳端移动的距离,滑轮组的机械效率将不变。
(1)由图(a)可知,承担物重的绳子段数$n=3$,物体上升高度$h=10\ \mathrm{cm}$,
绳端移动距离:
$s = nh = 3×10\ \mathrm{cm} = 30\ \mathrm{cm}$。
(2)弹簧测力计分度值为$0.2\ \mathrm{N}$,读数为$2.4\ \mathrm{N}$。
第②次实验的有用功:$W_{\mathrm{有}} = G_{\mathrm{物}}h = 6.0\ \mathrm{N} × 0.1\ \mathrm{m} = 0.6\ \mathrm{J}$,
总功:$W_{\mathrm{总}} = Fs = 2.4\ \mathrm{N} × 0.3\ \mathrm{m} = 0.72\ \mathrm{J}$,
机械效率:$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{0.6\ \mathrm{J}}{0.72\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$。
分析数据可知:在物重不变的情况下,动滑轮越重,滑轮组的机械效率越低。
(3)由公式$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} = \frac{G_{\mathrm{物}}h}{Fs} = \frac{G_{\mathrm{物}}}{nF}$可知,机械效率与绳端移动距离无关,仅增大绳端移动的距离,滑轮组的机械效率将不变。
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