Question

17．小明用如圖所示的滑輪組將重為180N的物體在4s內(nèi)勻速吊起5m，小明所用拉力F為100N．若不計(jì)繩重和摩擦．求：
（1）拉力F做功的功率．
（2）滑輪組的機(jī)械效率．
（3）若用上述裝置勻速提起240N的重物，需要的拉力為多大？

Answer 1

分析 （1）此滑輪組有兩股繩子n=2，所以拉力移動(dòng)的距離s=2h，所以拉力做的總功W=Fs；利用P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$計(jì)算拉力功率；
（2）知道物體的重力和提升的高度，根據(jù)公式W=Gh求出拉力的有用功；
根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$求出滑輪組的機(jī)械效率；
（3）因?yàn)椴挥?jì)摩擦和繩重，根據(jù)以上的計(jì)算求出克服動(dòng)滑輪重做的額外功W_額=W_總-W_有用，再根據(jù)W_額=G_動(dòng)h求出動(dòng)滑輪重；再根據(jù)F_拉=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動(dòng)）求出此時(shí)的拉力．

解答 解：（1）拉力移動(dòng)的距離s=2h=2×5m=10m，
拉力做的總功：W_總=Fs=100N×10m=1000J；
拉力功率：P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{1000J}{4s}$=250W；
（2）拉力做的有用功：W_有用=Gh=180N×5m=900J；
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{900J}{1000J}$×100%=90%；
（3）因?yàn)椴挥?jì)摩擦和繩重，根據(jù)以上的計(jì)算求出克服動(dòng)滑輪重做的額外功：W_額=W_總-W_有用=1000J-900J=100J，
由W_額=G_動(dòng)h得，
動(dòng)滑輪重：G_動(dòng)=$\frac{{W}_{額}}{h}$=$\frac{100J}{5m}$=20N，
此時(shí)的拉力F_拉=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動(dòng)）=$\frac{1}{2}$×（240N+20N）=130N．
答：（1）拉力功率為250W；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為90%；
（3）若用此裝置勻速提起240N的重物，需要的拉力為130N．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)有用功、總功、額外功和機(jī)械效率計(jì)算公式的理解和掌握，以及對(duì)滑輪組特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)和理解．難度不大，常見題目．