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小明在测滑轮组机械效率时,记录了如下实验数据(不计绳重和摩檫)滑轮组组成钩码重/N钩码升高的高度/M动滑轮重/N绳子自由端移动距离/M两个定滑轮,一个动滑轮40.10.
题目详情

滑轮组组成 | 钩码重/N | 钩码升高的高度/M | 动滑轮重/N | 绳子自由端移动距离/M |
两个定滑轮,一个动滑轮 | 4 | 0.1 | 0.5 | 0.3 |
(2)根据表中数据计算滑轮组的机械效率为______.
(3)若绳子承受最大拉力为20N,此滑轮组的最大效率为______.
(4)当动滑轮重为______N时,使用该滑轮组提起10N重的钩码刚好省一半的力.
(5)在实验中重物移动的速度为0.1m/s,拉绳的功率为3W,则有用功率为______.
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答案和解析
(1)从表中的数据可知,细线自由端移动的距离为0.3m,钩码上升的高度为0.1m,则二者的关系是s=3h,即由3段绳子承担物重,绕绳方法如图所示;
(2)滑轮组的机械效率为η1=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%≈89%;
(3)∵F=
(G+G动),
∴最大物重为G2=3F最大-G动=3×20N-0.5N=59.5N,
滑轮组的最大机械效率为η2=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%≈99%;
(4)∵F=
(G+G动),
∴动滑轮的重力为G′动=3F3-G3=3×5N-10N=5N;
(5)绳子自由端移动的速度为v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s,
∵P=
=
=Fv,
∴施加的拉力为F4=
=
=10N,
物体的重力为G4=3F4-G动=3×10N-0.5N=29.5N,
∴拉力的有用功率为P物=G4v物=29.5N×0.1m/s=2.95W.
故答案为:
(1)滑轮组绕绳方法如下:

(2)89%;(3)99%;(4)5;(5)2.95W.
(2)滑轮组的机械效率为η1=
W有用 |
W总 |
W有用 |
W有用+W额 |
Gh |
Gh+G动h |
G1 |
G1+G动 |
4N |
4N+0.5N |
(3)∵F=
1 |
3 |
∴最大物重为G2=3F最大-G动=3×20N-0.5N=59.5N,
滑轮组的最大机械效率为η2=
W有用 |
W总 |
W有用 |
W有用+W额 |
Gh |
Gh+G动h |
G2 |
G2+G动 |
59.5N |
59.5N+0.5N |
(4)∵F=
1 |
3 |
∴动滑轮的重力为G′动=3F3-G3=3×5N-10N=5N;
(5)绳子自由端移动的速度为v=3v物=3×0.1m/s=0.3m/s,
∵P=
W |
t |
Fs |
t |
∴施加的拉力为F4=
P4 |
v |
3W |
0.3m/s |
物体的重力为G4=3F4-G动=3×10N-0.5N=29.5N,
∴拉力的有用功率为P物=G4v物=29.5N×0.1m/s=2.95W.
故答案为:
(1)滑轮组绕绳方法如下:

(2)89%;(3)99%;(4)5;(5)2.95W.
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