题目

如图所示是小明同学测滑轮组机械效率的实验装置图．他在2s内做了2.4J的有用功使重物匀速上升了0.4m，不计绳重及摩擦．请你回答：

（1）弹簧测力计匀速向上运动的速度？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？若仅增加钩码的个数，在不考虑滑轮的摩擦时，该滑轮组有机械效率将如何变化？
（3）根据题目所提供的相关信息，还可以求出其它一些物理量．请从中任选两个并加以解答．

提问时间：2020-11-02

答案

由图可知：动滑轮由3段绳子承担，则滑轮组的绳子段数n=3．
（1）弹簧测力计匀速向上运动的距离：S=nh=3×0.4m=1.2m；
则运动的速度：v=

s

t

=

1.2m

2s

=0.6m/s；
答：弹簧测力计匀速向上运动的速度是0.6m/s．
（2）∵测力计的示数是2.5N；则W_总=Fs=2.5N×1.2m=3J；
      又W_用=2.4J；
∴滑轮组机械效率用η=

W有

W总

×100%=

2.4J

3J

×100%=80%；
当仅增加钩码的个数时，由W_用=G_物h可知：
利用滑轮组时的所做的有用功增加；
而滑轮组的W_额没有变化，则W_总的增加；
根据η=

W有

W总

=

W总−W额

W总

=1-

W额

W总

可知：

W额

W总

在W_额不变的条件下，随W_总的增加而减小，
所以1-

W额

W总

的值增大，即机械效率增大；
答：该滑轮组的机械效率是80%；若仅增加钩码的个数，在不考虑滑轮的摩擦时，该滑轮组有机械效率将增大．
（3）由做了2.4J的有用功使重物匀速上升了0.4m可求：
物体的重力：G_物=

W有

h

=

2.4J

0.4m

=6N；
根据滑轮组的绳子段数n=3和重物上升0.4m可求：
弹簧测力计向上运动的距离：S=nh=3×0.4m=1.2m；S=1.2m．