题目
square 如图,小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验,测得:物体重力为3N、在1s的时间内将物体匀速提升0.2m、拉力F为1.8N。此过程中,下列说法中正确的是( ) A. 提升时物体的重力势能变小 B. 拉力所做的有用功为1.2J C. 滑轮组的机械效率为55.6% D. 绳子自由端移动的速度为0.4m/s
如图,小明同学做“测量滑轮组机械效率”的实验,测得:物体重力为3N、在1s的时间内将物体匀速提升0.2m、拉力F为1.8N。此过程中,下列说法中正确的是( )- A. 提升时物体的重力势能变小
- B. 拉力所做的有用功为1.2J
- C. 滑轮组的机械效率为55.6%
- D. 绳子自由端移动的速度为0.4m/s
题目解答
答案
D. 绳子自由端移动的速度为0.4m/s
解析
本题考查滑轮组机械效率的计算及相关的物理概念。解题关键在于:
- 重力势能的判断:物体质量不变时,高度增加,重力势能增大;
- 有用功的计算:$W_{\text{有用}} = Gh$;
- 总功的计算:需确定绳子段数$n$,总功为$W_{\text{总}} = Fs = F \cdot nh$;
- 机械效率的公式:$\eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}}$;
- 速度的计算:$v = \frac{s}{t}$,注意$s$为绳子自由端移动的距离。
选项A分析
物体被匀速提升,质量不变,高度增加,因此重力势能变大,选项A错误。
选项B分析
有用功为提升物体所做的功:
$W_{\text{有用}} = Gh = 3\,\text{N} \times 0.2\,\text{m} = 0.6\,\text{J}$
选项B中“1.2J”错误。
选项C分析
假设滑轮组由2段绳子承担动滑轮(即$n=2$),则绳子自由端移动距离:
$s = nh = 2 \times 0.2\,\text{m} = 0.4\,\text{m}$
总功为:
$W_{\text{总}} = Fs = 1.8\,\text{N} \times 0.4\,\text{m} = 0.72\,\text{J}$
机械效率为:
$\eta = \frac{W_{\text{有用}}}{W_{\text{总}}} = \frac{0.6\,\text{J}}{0.72\,\text{J}} \approx 83.3\%$
选项C中“55.6%”错误。
选项D分析
绳子自由端移动的速度:
$v = \frac{s}{t} = \frac{0.4\,\text{m}}{1\,\text{s}} = 0.4\,\text{m/s}$
选项D正确。