Question

19．小強(qiáng)在測(cè)滑輪組的機(jī)械效率時(shí)，記錄了如下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：（不計(jì)繩重和摩擦）
（1）根據(jù)下表的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出有用功為0.2J；滑輪組的機(jī)械效率為80%；

滑輪組組成	鉤碼重G/N	鉤碼升高的 高度h/m	動(dòng)滑輪重G/N	繩子自由端移動(dòng) 距離s/m
一個(gè)定滑輪 一個(gè)動(dòng)滑輪	2	0.1	0.5	0.2

（2）請(qǐng)幫助小強(qiáng)畫出該滑輪組的繞線方式；
（3）當(dāng)動(dòng)滑輪重為2N時(shí)，使用該滑輪組提起2N重的鉤碼剛好不省力；
（4）物體重G開始逐漸增加，直到繩子被拉斷．每次均勻速拉動(dòng)繩子將物體提升同樣的高度．此過程中滑輪組的機(jī)械效率隨物體重力的增加而變化的圖象是C

Answer 1

分析 滑輪組的機(jī)械效率是有用功與總功之比．在此題中有用功是克服物體的重力做的功，總功是拉力做的功，即有用功與總功之和．

解答 解：
（1）有用功為：W_有用=Gh=2N×0.1m=0.2J；
額外功為：W_額=G_動(dòng)h=0.5N×0.1m=0.05J；
則W_總=W_有用+W_額=0.2J+0.05J=0.25J；
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{0.2J}{0.25J}$×100%=80%；
（2）由繩端移動(dòng)距離與物體上升高度的關(guān)系，可知此滑輪組由2段繩子承擔(dān)物重，所以要從定滑輪繞起，如圖所示：
（3）因?yàn)榇嘶�輪組由兩端繩子承擔(dān)物重，F(xiàn)=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動(dòng)），所以當(dāng)動(dòng)滑輪重力與物體重力相等時(shí)，剛好不省力．
（4）滑輪組效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$-$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)}h}$=$\frac{1}{1+\frac{{G}_{動(dòng)}}{G}}$，
由此可知，當(dāng)物體重G開始逐漸增加時(shí)，滑輪組效率不斷增大，故C正確．
故答案為：（1）0.2；80%；（2）如上圖所示；（3）2；（4）C．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了滑輪組機(jī)械效率的求法，以及滑輪組的組裝．同時(shí)也考查了滑輪組的省力情況．