9. 某探究小組為探究影響滑輪組的機械效率的因素,設計的實驗裝置如圖所示,數據如表所示。
(1)請把表格中三個未完成的空補充完整。
答案:0.6;1.53;0.8
解析:第3次:有用功$W_{有用} = Gh = 2.0\,N × 0.3\,m = 0.6\,J$,總功$W_{總} = Fs = 1.7\,N × 0.9\,m = 1.53\,J$(假設$s = 3h = 0.9\,m$)。第4次:效率$\eta = \frac{1.0}{1.6} × 100\% = 62.5\%$(題目中給出63%,可能取整)。
10. 在“測量滑輪組的機械效率”的實驗中,某實驗小組用同樣的滑輪安裝了如圖甲、乙所示的滑輪組。實驗測得的數據如表所示。
(1)把表格內的第4次實驗數據補充完整(結果精確到0.1%)。這次數據是用______(選填“甲”或“乙”)圖中所示的滑輪組測得的。
(2)分析比較第1、2、3次實驗數據可以確定,增加物重可使滑輪組的機械效率______(選填“變大”“變小”或“不變”)。在第1次實驗中,拉力F所做的額外功為______J。
(3)某同學認為,由相同的滑輪所組成的不同的滑輪組提升同一個重物時,越省力的滑輪組機械效率越大,他的想法正確嗎?請你用補充完整后的表格中的數據說明你的判斷:______。
(4)若不計摩擦和繩重,用第1次實驗的裝置以0.1 m/s的速度勻速提起5 N的物體,拉力的功率是______W。
答案:(1)66.7%;乙;(2)變大;0.1;(3)不正確,第1次和第4次實驗,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:$W_{有用} = 2\,N × 0.1\,m = 0.2\,J$,$W_{總} = 1.5\,N × 0.2\,m = 0.3\,J$,效率$\eta = \frac{0.2}{0.3} × 100\% \approx 66.7\%$。$s = 0.2\,m$,$h = 0.1\,m$,$n = \frac{s}{h} = 2$,對應乙圖。(2)第1-3次,物重增大,效率變大。第1次實驗:$W_{\text{有用}} = Gh = 2\,\text{N} \times 0.1\,\text{m} = 0.2\,\text{J}$,$W_{\text{總}} = Fs = 1\,\text{N} \times 0.3\,\text{m} = 0.3\,\text{J}$,額外功$W_{\text{額}} = W_{\text{總}} - W_{\text{有用}} = 0.3\,\text{J} - 0.2\,\text{J} = 0.1\,\text{J}$。(3)第1次(甲圖,n=3)和第4次(乙圖,n=2)提升2 N重物,乙更省力,效率相同,故想法不正確。(4)第1次裝置$n=3$,動滑輪重$G_{動} = 3F - G = 3 × 1\,N - 2\,N = 1\,N$,提升5 N物體,拉力$F = \frac{5 + 1}{3} = 2\,N$,速度$v = 0.1\,m/s$,繩速$3v = 0.3\,m/s$,功率$P = Fv_{繩} = 2\,N × 0.3\,m/s = 0.6\,W$。