Question

8．利用如圖所示的滑輪組，在5s內將重為240N的物體勻速向上提起0.2m，豎直向上的拉力F為100N．不計繩重和摩擦．求：
（1）滑輪組的機械效率；
（2）拉力F的功率；
（3）若用此滑輪組勻速提升600N的物體需要多大拉力？

Answer 1

分析 （1）由圖知通過動滑輪繩子段數(shù)n=3，由W_有=Gh計算有用功，W_總=Fs=Fnh計算總功，由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$計算滑輪組的機械效率；
（2）由P=$\frac{W}{t}$計算拉力的功率；
（3）不計繩重和摩擦，由F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）計算動滑輪重，再計算提升600N的物體需要的拉力．

解答 解：
（1）由圖可知，通過動滑輪繩子段數(shù)n=2，
所以做有用功：W_有=Gh=240N×0.2m=48J，
總功：W_總=Fs=Fnh=100N×3×0.2m=60J，
所以滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{48J}{60J}$×100%=80%；
（2）拉力的功率；
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{60J}{5s}$=12W；
（3）不計繩重和摩擦，F(xiàn)=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動），
由提起240N物體時可得動滑輪重：
G_動=3F-G_物=3×100N-240N=60N，
所以當勻速提升600N的物體需要的拉力：
F′=$\frac{1}{3}$（G_物′+G_動）=$\frac{1}{3}$×（600N+60N）=220N．
答：（1）滑輪組的機械效率為80%；
（2）拉力F的功率為12W；
（3）若用此滑輪組勻速提升600N的物體需要220N拉力．

點評 本題考查機械效率、功率及繩子拉力的計算，用好不計繩重和摩擦F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）是解題的關鍵．