Question

16．在如圖所示的滑輪組裝置中，用彈簧測力計豎直向上拉動細繩．10s內(nèi)將總重為6N的鉤碼勻速提升了10cm，拉力的大小如圖所示，則提升鉤碼的過程中，求：
（1）繩子自由端拉力做的功；
（2）繩子自由端拉力做功的功率；
（3）額外功的大小；
（4）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）由圖可知繩子自由端拉力的大小、承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，利用s=nh可求拉力移動的距離s，利用W=Fs求拉力做的總功；
（2）知道做功時間，利用P=$\frac{W}{t}$求拉力做功功率；
（3）已知鉤碼重力和上升高度，利用W=Gh求有用功；額外功等于總功減去有用功；
（4）利用機械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求滑輪組的機械效率．

解答 解：
（1）由圖可知，彈簧測力計的分度值為0.2N，示數(shù)為F=2.4N，
承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，
拉力端移動的距離：s=3h=3×10cm=30cm=0.3m，
拉力做的總功：W_總=Fs=2.4N×0.3m=0.72J；
（2）拉力做功的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{0.72J}{10s}$=0.072W；
（3）拉力做的有用功：W_有用=Gh=6N×0.1m=0.6J；
因為W_總=W_有用+W_額，
所以W_額=W_總-W_有用=0.72J-0.6J=0.12J；
（4）滑輪組機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{0.6J}{0.72J}$×100%≈83.3%．
答：（1）繩子自由端拉力做的功為0.72J；
（2）繩子自由端拉力做功的功率0.072W；
（3）額外功的大小為0.12J；
（4）滑輪組的機械效率83.3%．

點評 本題考查了使用滑輪組有用功、總功、額外功、機械效率的計算，根據(jù)題圖確定n的大�。ㄖ苯訌膭踊�輪上引出的繩子股數(shù)）是本題的突破口，靈活選用公式計算是關(guān)鍵．