小强利用如图13所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力f = 600N,小强所用拉力F ="250" N,

小强利用如图13所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力f = 600N,小强所用拉力F ="250" N,

题型:不详难度:来源:
小强利用如图13所示的滑轮组去拉物体,使重为2000N的物体A沿水平方向匀速移动了6m,若A所受地面的摩擦力f = 600N,小强所用拉力F ="250" N,该装置的机械效率是多少?若物体A重为3000N,仍使用该滑轮组去拉,其机械效率将如何变化(要求说明其道理)?

答案
80%(2分)  变大(2分) 因为物体的重力增大,对地面的压力增大,物体A受到的摩擦力增大,滑轮组克服物体A受到的摩擦力所做的有用功增大,同一滑轮组的额外功基本不变,所以有用功占总功的比值增大,即机械效率变大。(2分,只要合理可适当给分)
解析
分析:当滑轮组水平使用时,克服的就不是物体的重力,而是物体受到的摩擦力,故此时克服摩擦力拉动物体所做的功为有用功,可利用公式W有用=fS计算,而人的拉力所做的功为总功,可利用公式W=FS计算,再利用公式η=计算机械效率.
首先判断物体A受到的摩擦力的变化,再利用公式η=
判断机械效率的变化.
解:从图中可知,有三段绳子在拉重物,故绳端拉力移动距离为物体移动距离的三倍,即S=3S=3×6m=18m,
而f=600N,F=250N,
∴有用功为:W有用=fS=600N×6m=3600J,
总功为:W=FS=250N×18m=4500J,
机械效率为:η===80%.
因为物体的重力增大,对地面的压力增大,物体A受到的摩擦力增大,滑轮组克服物体A受到的摩擦力所做的有用功增大,同一滑轮组的额外功基本不变,所以有用功占总功的比值增大,即机械效率变大.
点评:本题有两处关键的地方,一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力,故题目已知的物体重力是个干扰条件;二是题目没有告诉绳端或是物体移动的距离,故要对机械效率的公式进行推导.
举一反三
用如图所示的滑轮组提升重物时,动滑轮下面挂着的钩码所受的重力是G,动滑轮的重力为G`,竖直向上拉弹簧测力计,使钩码匀速上升h的高度,在此过程中测力计的示数为F,F作用端移动的距离是s,在用滑轮组提升钩码的过程中,有用功就是直接克服重力把物体提升一定高度所做的功,总功是使用机械时总共所做的功。若不计摩擦,请根据公式:W总功=W有用功+W额外功,推导出:F=(G+G`)/3

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、某实验小组测一滑轮组机械效率的数据如下表:
实验次数
动滑轮
重G/N
钩码重
G/N
钩码上升
高度h/m
直接将钩码
举高做的功
W有用/J
动力F/N
动力作用点移动距离
S/m
使用滑轮组动力做的功
W/J
滑轮组的机械效率
η
1
0.53
1
0.1
0.1
0.7
0.3
0.21
47.6%
2
2
0.1
0.2
1.1
0.3
0.33
60.6%
3
4
0.1
0.4
2
0.3
0.6
66.6%
(1)请你在图中画出本实验的绕绳方法。
(2)用同一滑轮组提升不同重物至同一高度:克服动滑轮的重所做
的额外功       (填“相同”或“不同”);提升的物重增加时,
克服摩擦和绳重所做的额外功      (填“不变”、“变大”或“变小”)
滑轮组的机械效率变   
(3)多次改变提升的物重测量滑轮组的机械效率,目的是为了     
(填字母)
A.减小摩擦   
B.多次测量取平均值减小误差  
C.获得多组数据归纳出物理规律     
(4)由本实验     (填“能”或“不能”)推断:任何机械的机械效率
跟物重均有关
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在某建筑工地上,工人用如图5所示的滑轮组将重为1200 N
的建筑材料从地面运到高20 m的楼上,手竖直向上的拉力是500 N,
在这个过程中,工人做了________J的有用功,做了________额外功,
滑轮组的机械效率是________。
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如图所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体A沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120N。则滑轮组的机械效率为         ;若物体的运动速度为0.2m/s,则1min内拉力做的功为         J。
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如图所示,用滑轮组提升480N的重物G,绳子自由端的拉力F为200N。重物在10s内匀速上升了3m。则拉力的功率是   ▲  W,滑轮组的机械效率是   ▲  。若提升的重物变为600N,则此时该滑轮组的机械效率将   ▲  (选填“不变”、“变大”或“变小”)。(不计绳重和摩擦)
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