Question

15．如圖所示，用滑輪組提升重物時(shí)，將重600N的物體在10s內(nèi)勻速提升了2m，已知動滑輪重為100N（不計(jì)繩重和摩擦）．求：
（1）繩子自由端拉力F為多少？
（2）提升物體的過程中，額外功為多少？
（3）滑輪組的機(jī)械效率為多少？
（4）繩子自由端拉力F的功率為多少？

Answer 1

分析 （1）由圖知，通過動滑輪繩子的段數(shù)n，由F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）計(jì)算拉力F；
（2）利用W=Gh求有用功，利用W=Fs求拉力做功（總功），提升重物的過程中W_總=W_有用+W_額，據(jù)此求額外功；
（3）由機(jī)械效率公式計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（4）由P=$\frac{W}{t}$計(jì)算拉力F的功率．

解答 解：
（1）由圖知，通過動滑輪繩子的段數(shù)n=2，
不計(jì)繩重和摩擦，繩子自由端拉力：
F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_動）=$\frac{1}{2}$×（600N+100N）=350N；
（2）有用功：W_有用=Gh=600N×2m=1200J，
拉力端移動距離：s=2h=2×2m=4m，
總功：W_總=Fs=350N×4m=1400J，
提升重物的過程中所做的額外功：W_額=W_總-W_有用=1400J-1200J=200J；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1200J}{1400J}$×100%≈85.7%；
（4）拉力F的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1400J}{10s}$=140W．
答：（1）繩子自由端拉力F為350N；
（2）提升物體的過程中，額外功為200J；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為85.7%；
（4）繩子自由端拉力F的功率為140W．

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對機(jī)械效率公式、滑輪組s=nh、有用功、總功的理解和運(yùn)用，知識多，綜合性強(qiáng)，但都是基礎(chǔ)知識的考查，熟練掌握公式即可解答．