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.

Question

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	4	0.1	0.5	0.3

（1）根据表中数据画出滑轮组的绕线方式（如图中）．
（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______．

Answer 1

（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=(W有用)/(W总)×100%=(Gh)/(Gh+G动h)×100%=(G1)/(G1+G动)×100%=(4N)/(4N+0.5N)×100%≈89%；
（3）∵F=(1)/(3)（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=(G2h)/(G2h+G动h)×100%=(G2)/(G2+G动)×100%=(59.5N)/(59.5N+0.5N)×100%≈99%；
（4）∵F=(1)/(3)（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=(W)/(t)=Fv，
∴施加的拉力为F=(P)/(v)=(3W)/(0.3m/s)=10N，
物体的重力为G=3F-G_动=3×10N-0.5N=29.5N，
∴拉力的有用功率为P_物=Gv_物=29.5N×0.1m/s=2.95W．
故答案为：
（1）见上图；（2）89%；（3）99%；（4）5；（5）2.95W．