Question

建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为500N的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为300N，时间为20s．不计摩擦和绳重，求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）此过程中该装置的机械效率；
（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力？

Answer 1

分析：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2；
（1）由功的公式W=Fs可以求出有用功．
（2）已知功与做功时间，由功率公式可以求出功率．
（3）求出总功，然后由效率公式求出滑轮组的效率．
（4）根据滑轮组拉力公式F=

G物体+G动滑轮

n

的变形公式求出动滑轮的重力，然后由求出拉力大小．

解答：已知：G=500N，F=300N，h=6m，t=20s．
求：（1）工人做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）此过程中该装置的机械效率；
（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用多大的拉力
解：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2；
（1）工人做的有用功：
W_有=Gh=500N×6m=3000J；
（2）工人做的总功：
W_总=Fs=Fnh=300N×2×6m=3600J；
工人做功的功率：
P=

W总

t

=

3600J

20s

=180W；
（3）此过程中，该装置的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

3000J

3600J

×100%≈83.33%；
（4）∵绳子的拉力F=

G物体+G动滑轮

n

，
∴G_动滑轮=nF-G_物体=2×300N-500N=100N，
绳子拉力：
F′=

G物体′+G动滑轮

n

=

400N+100N

2

=250N；
答：（1）工人做的有用功是3000J；
（2）工人做功的功率180W；
（3）此过程中该装置的机械效率83.33%；
（4）如果用这个滑轮组匀速提起400N的重物，需要用250N的拉力．

点评：本题考查了功、功率、机械效率的计算，关键是公式的灵活运用和有用功、总功、机械效率的理解与掌握．