如图所示的装置是用实验室中的滑轮组成的滑轮组.(1)若用3N的拉力可使重6N的物体匀速上升,求滑轮组的机械效率.(2)如果动滑轮重是2N,除动滑轮外,摩擦和绳重等产生的额外功始终是总功的10%,要使该滑轮组的效率η满足50%≤η≤80%,求所吊物体重力的范围.

问题描述:

如图所示的装置是用实验室中的滑轮组成的滑轮组.

(1)若用3N的拉力可使重6N的物体匀速上升,求滑轮组的机械效率.
(2)如果动滑轮重是2N,除动滑轮外,摩擦和绳重等产生的额外功始终是总功的10%,要使该滑轮组的效率η满足50%≤η≤80%,求所吊物体重力的范围.

(1)滑轮组的机械效率:
η=

W有用
W
×100%=
Gh
Fs
×100%=
Gh
Fnh
×100%=
G
3F
×100%=
6N
3×3N
×100%≈66.7%;
(2)设动滑轮重为G
当机械效率为50%时,摩擦和绳重等产生的额外功始终是总功的10%,
所以有用功W有用=Gh=50%W
克服动滑轮重做的额外功:W=Gh=40%W
解得G=2.5N;
当机械效率为80%时,摩擦和绳重等产生的额外功始终是总功的10%,
所以有用功W有用=Gh=80%W
克服动滑轮重做的额外功:W=Gh=10%W
解得G=16N;
所吊物体重力的范围2.5 N≤G≤16 N.
答:(1)滑轮组的机械效率为66.7%;
(2)所吊物体重力的范围是2.5 N≤G≤16 N.
答案解析:(1)知道物重、拉力和绳子股数,根据公式η=
W有用
W
=
Gh
Fs
=
Gh
Fnh
=
G
3F
求出机械效率;
(2)根据题意可知,当滑轮组效率为50%时,克服动滑轮重做的额外功占总功的40%;当滑轮组效率为80%时,克服动滑轮重做的额外功占总功的10%,据此可以解出物体的重力范围.
考试点:滑轮(组)的机械效率.

知识点:此题主要考查的是学生对机械效率、有用功、总功、额外功计算公式的理解和掌握,明确克服动滑轮重做的功是额外功是解决此题的关键,有一定难度.