Question

7．如圖所示，拉力F=100N，物體重G=180N，物體被勻速提升的距離h=4m，不計(jì)繩重和摩擦，求：
（1）拉力所做的總功；
（2）當(dāng)物體重G=180N時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率η；
（3）當(dāng)物體重增加到200N時(shí)，10s內(nèi)物體被勻速提高，繩子移動(dòng)距離為10m，拉力做功的功率．

Answer 1

分析 （1）由圖知，通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n，由W=Fs=Fnh計(jì)算總功；
（2）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{nF}$計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（3）先由F=$\frac{1}{n}$（G+G_輪）求出動(dòng)滑輪重，再計(jì)算物體重增加到200N時(shí)繩子自由端拉力，由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$計(jì)算此時(shí)拉力做功的功率．

解答 解：
（1）由圖知，通過動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n=2，所以繩子自由端通過距離：s=2h，
所以拉力所做的總功：
W=Fs=Fnh=100N×2×4m=800J；
（2）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{180N}{2×100N}$=90%；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)=$\frac{1}{n}$（G+G_輪），
所以動(dòng)滑輪重：G_輪=2F-G=2×100N-180N=20N，
當(dāng)物體重增加到200N時(shí)，此時(shí)繩子自由端的拉力：
F′=$\frac{1}{2}$（G′+G_輪）=$\frac{1}{2}$×（200N+20N）=110N，
所以拉力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{F′s′}{t}$=$\frac{110N×10m}{10s}$=110W．
答：（1）拉力所做的總功為800 J；
（2）當(dāng)物體重G=180N時(shí)，該滑輪組的機(jī)械效率為90%；
（3）當(dāng)物體重增加到200N時(shí)，拉力做功的功率為110W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了功、滑輪組機(jī)械效率、拉力的功率的計(jì)算，在計(jì)算時(shí)確定使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)）是關(guān)鍵；利用好摩擦及繩重不計(jì)時(shí)使用滑輪組拉力和物重的關(guān)系F=$\frac{1}{n}$（G+G_輪）．