9. 某探究小组为探究影响滑轮组的机械效率的因素,设计的实验装置如图所示,数据如表所示。
(1)请把表格中三个未完成的空补充完整。
答案:0.6;1.53;0.8
解析:第3次:有用功$W_{有用} = Gh = 2.0\,N × 0.3\,m = 0.6\,J$,总功$W_{总} = Fs = 1.7\,N × 0.9\,m = 1.53\,J$(假设$s = 3h = 0.9\,m$)。第4次:效率$\eta = \frac{1.0}{1.6} × 100\% = 62.5\%$(题目中给出63%,可能取整)。
10. 在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某实验小组用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组。实验测得的数据如表所示。
(1)把表格内的第4次实验数据补充完整(结果精确到0.1%)。这次数据是用______(选填“甲”或“乙”)图中所示的滑轮组测得的。
(2)分析比较第1、2、3次实验数据可以确定,增加物重可使滑轮组的机械效率______(选填“变大”“变小”或“不变”)。在第1次实验中,拉力F所做的额外功为______J。
(3)某同学认为,由相同的滑轮所组成的不同的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组机械效率越大,他的想法正确吗?请你用补充完整后的表格中的数据说明你的判断:______。
(4)若不计摩擦和绳重,用第1次实验的装置以0.1 m/s的速度匀速提起5 N的物体,拉力的功率是______W。
答案:(1)66.7%;乙;(2)变大;0.1;(3)不正确,第1次和第4次实验,提升相同重物,第4次更省力但效率相同(或更低);(4)0.6
解析:(1)第4次:$W_{有用} = 2\,N × 0.1\,m = 0.2\,J$,$W_{总} = 1.5\,N × 0.2\,m = 0.3\,J$,效率$\eta = \frac{0.2}{0.3} × 100\% \approx 66.7\%$。$s = 0.2\,m$,$h = 0.1\,m$,$n = \frac{s}{h} = 2$,对应乙图。(2)第1-3次,物重增大,效率变大。第1次实验:$W_{\text{有用}} = Gh = 2\,\text{N} \times 0.1\,\text{m} = 0.2\,\text{J}$,$W_{\text{总}} = Fs = 1\,\text{N} \times 0.3\,\text{m} = 0.3\,\text{J}$,额外功$W_{\text{额}} = W_{\text{总}} - W_{\text{有用}} = 0.3\,\text{J} - 0.2\,\text{J} = 0.1\,\text{J}$。(3)第1次(甲图,n=3)和第4次(乙图,n=2)提升2 N重物,乙更省力,效率相同,故想法不正确。(4)第1次装置$n=3$,动滑轮重$G_{动} = 3F - G = 3 × 1\,N - 2\,N = 1\,N$,提升5 N物体,拉力$F = \frac{5 + 1}{3} = 2\,N$,速度$v = 0.1\,m/s$,绳速$3v = 0.3\,m/s$,功率$P = Fv_{绳} = 2\,N × 0.3\,m/s = 0.6\,W$。