Question

如圖所示，小文用滑輪組提升重物．每箱物體均重20N，提起2箱重物勻速上升2m，手拉繩子的力是15N．不考慮繩重及一切摩擦．求：
（1）重物上升過程中小文對滑輪組做了多少功？
（2）滑輪組的效率是多少？
（3）如果用這個滑輪組提升3箱重物，需要在繩端施多大的拉力？（結(jié)果保留1位小數(shù)）

Answer 1

解：由圖示可知，n=3，故繩子自由端移動的距離是s=2h=3×2m=6m；
（1）∵W=Fs
∴小文對滑輪組做的總功：
W_總=Fs=15N×6m=90J；
（2）貨物重：G_物=2×20N=40N；
對貨物做的有用功：W_有用=Gh=40N×2m=80J；
故機(jī)械效率為：
η=×100%=×100%=88.9%；
（3）動滑輪的重：
G_動=nF-G_物=3×15N-40N=5N；
提升3箱重物，需要在繩端施的拉力：
F′=（G_物+G_動）=×（3×20N+5N）=21.7N．
答：（1）重物上升過程中小文對滑輪組做了90J功；
（2）滑輪組的效率是88.9%；
（3）如果用這個滑輪組提升3箱重物，需要在繩端施21.7N的拉力．
分析：（1）根據(jù)圖示讀出提升動滑輪繩子的段數(shù)n，利用s=nh和W=Fs即可求出小文對滑輪組做的總功；
（2）一直物體重和上升的高度，利用W=Gh計算出對貨物做的有用功，再利用η=計算機(jī)械效率；
（3）先利用G_動=nF-G_物計算出動滑輪的重，再根據(jù)F=（G_物+G_動）計算出提升3箱重物，需要在繩端施的拉力．
點(diǎn)評：本題考查了滑輪組有用功、總功、機(jī)械效率和拉力的計算，關(guān)鍵是不計摩擦和繩重時公式F=（G_物+G_動）的靈活運(yùn)用．