Question

10．如圖所示，用滑輪組將總重G為2000N的磚塊勻速吊運到高為8m的樓上，用時20s，滑輪組提供的拉力F為1200N．求在此過程中：
（1）有用功；
（2）拉力F做的功
（3）拉力F功率
（4）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 由滑輪組的結構可以看出，承擔物重的繩子股數(shù)n=2，則拉力F移動的距離s=2h，
（1）克服物體的重力所做的功是有用功，利用W=Gh計算；
（2）拉力F與拉力移動距離的乘積為總功；
（3）總功與時間的比值等于功率；
（4）有用功與總功的比值是機械效率．

解答 解：已知物重，G=2000N，上升的高度，h=8m，用時，t=20s，拉力，F(xiàn)=1200N，
（1）拉力F所做的有用功：
W_有=Gh=2000N×8m=1.6×10⁴J．
（2）拉力F移動的距離：
s=2h=2×8m=16m．
拉力F所做的總功：
W_總=Fs=1200N×16m=1.92×10⁴J；
（3）拉力F做功的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1.92×1{0}^{4}J}{20s}$=960W．
（3）滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%
=$\frac{1.6×1{0}^{4}J}{1.92×1{0}^{4}J}$×100%≈83.3%．
答：（1）力F所做的有用功是1.6×10⁴J；
（2）拉力F做的功和功率分別是1.92×10⁴J；
（3）拉力F的功率是960W；
（3）滑輪組的機械效率是83.3%．

點評 本題考查的知識點多，用到的公式多，難點是求拉力所做的總功．由滑輪組的特點知道：繩子自由端移動的距離與物體上升高度之間的關系是s=2h，據(jù)此求出拉力方向上移動的距離，這是本題的突破口．