Question

如圖所示，物體重280N，動(dòng)滑輪重20N，繩重和摩擦不計(jì)．在拉力F的作用下，物體正以0.05m/s的速度勻速上升．求：
（1）拉力F；
（2）拉力做功的功率；
（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率．

Answer 1

已知：物體重G_物=280N，動(dòng)滑輪重G_動(dòng)=20N，物體上升的速度v=0.05m/s
求：（1）拉力F=？；（2）拉力做功的功率P=？；（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率η=？
解：（1）拉力F=（G_物+G_輪）=×（280N+20N）=150N；
（2）拉力移動(dòng)的速度：
v′=2v=2×0.05m/s=0.1m/s，
拉力的功率：
P===Fv′=150N×0.1m/s=15W；
（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=×100%≈93.3%．
（1）拉力F為150N；
（2）拉力做功的功率為15W；
（3）動(dòng)滑輪的機(jī)械效率為93.3%．
分析：圖中使用的是動(dòng)滑輪，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，則拉力F移動(dòng)的速度v′=2v（v為物體勻速上升速度）
（1）繩重和摩擦不計(jì)，利用F=（G_物+G_輪）求拉力F的大小；
（2）求出拉力移動(dòng)的速度，根據(jù)公式P===Fv求出拉力的功率；
（3）利用效率公式η=×100%=×100%=×100%=×100%求動(dòng)滑輪的機(jī)械效率．
點(diǎn)評(píng)：此題考查滑輪組繩子拉力的計(jì)算、功率的計(jì)算和滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算等，由動(dòng)滑輪的特點(diǎn)知道：繩子自由端移動(dòng)的速度與物體上升速度之間的關(guān)系是v′=2v，這是本題的突破口．