试题

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．
（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．

解：（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%=

W有用

W有用+W额

×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=

W有用

W总

×100%=

W有用

W有用+W额

×100%=

Gh

Gh+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

=

Fs

t

=Fv，
∴施加的拉力为F₄=

P4

v

=

3W

0.3m/s

=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．