Question

綜合計(jì)算題
（1）用n股繩子組成的滑輪組，提起重力為G的物體．若動(dòng)滑輪的重力為G₀，忽略軸間的摩擦和繩重，求證：當(dāng)該滑輪組不省力時(shí)，機(jī)械效率η≤1/n．
（2）如圖所示電路，滑動(dòng)變阻器R₂的阻值范圍為0-15Ω．當(dāng)滑片P分別移動(dòng)到a、b兩端時(shí)，R₁消耗的功率之比為9：4，滑片P移動(dòng)到a端時(shí)電流表示數(shù)為0.3A．求：①R₁的阻值；
②滑片P移動(dòng)到b端時(shí)電壓表的示數(shù)．

Answer 1

解：（1）因用n股繩子組成的滑輪組，所以
η===．
當(dāng)該滑輪組不省力時(shí)，即F≥G，η=≤；
（2）當(dāng)滑片P移動(dòng)到a端時(shí)，電路只有R₁工作，電流表示數(shù)為0.3A，
電源電壓U=0.3R₁
R₁消耗的功率為P_a=I_a²R₁= …①
當(dāng)滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，R₁R₂串聯(lián)，R₂=15Ω
由歐姆定律可知I_b==；
此時(shí)R₁消耗的功率為P_b=I_b²R₁=（）²R₁ …②
P_a：P_b=9：4，即：（）²R₁=9：4
解得R₁=2R₂=30Ω，把R₁=30Ω代入①②等式可得
U=9V，I_b=0.2A
②滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，電壓表測(cè)量R₂的電壓；
由歐姆定律可知U₂=IR₂=0.2A×15Ω=3V
答：（1）R₁的阻值為30Ω；（2）滑片P移動(dòng)到b端時(shí)電壓表的示數(shù)為3V．
分析：（1）拉力通過(guò)的距離S=nh，滑輪組不省力是指F≥G，代入η=即可證明；
（2）當(dāng)滑片P移動(dòng)到a端時(shí)，電路只有R₁工作，根據(jù)P=I²R求出此時(shí)的R₁消耗的功率；
當(dāng)滑片P移動(dòng)到b端時(shí)，R₁R₂串聯(lián)，根據(jù)歐姆定律根據(jù)P=I²R求出此時(shí)的R₁消耗的功率；
再根據(jù)當(dāng)滑片P分別移動(dòng)到a、b兩端時(shí)，R₁消耗的功率之比為9：4，求出就可R₁的阻值；根據(jù)歐姆定律，可求R₂兩端的電壓，即滑片P移動(dòng)到b端時(shí)電壓表的示數(shù)．
點(diǎn)評(píng)：（1）要想證明滑輪組的機(jī)械效率小于1，只要把已知條件帶入效率公式即可；
（2）解決問題的關(guān)鍵是，通過(guò)滑片移動(dòng)的位置，來(lái)判斷電路的情況，根據(jù)歐姆定律和電功率公式即可求出．