Question

如图所示，物体重180N，动滑轮重20N，绳重和摩擦不计．在竖直向上的拉力F的作用下，物体以0.1m/s的速度匀速上升．求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F做功的功率；
（3）动滑轮的机械效率．

Answer 1

分析：图中使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的速度v₂=2v₁（v₁为物体匀速上升速度）
（1）绳重和摩擦不计，利用F=

1

2

（G_物+G_轮）求拉力F的大小；
（2）求出拉力移动的速度，利用P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求拉力做功功率（总功功率）；
（3）知道物体重和物体的提升速度，利用P=

W

t

=

Gh

t

=Gv求对重物做功的功率（有用功率）；
利用η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

F2h

×100%=

G

2F

×100%求动滑轮的机械效率．

解答：解：（1）图中使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，
∵绳重和摩擦不计，
∴拉力F的大小：
F=

1

2

（G_物+G_轮）=

1

2

（180N+20N）=100N；
（2）∵物体匀速上升速度v₁=0.1m/s，
∴拉力移动的速度：
v₂=2v₁=2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力F做功的功率：
P_总=

W总

t

=

Fs

t

=Fv₂=100N×0.2m/s=20W；
（3）重物做有用功的功率：
P_有=

W有

t

=

Gh

t

=Gv₁=180N×0.1m/s=18W，
动滑轮的机械效率：
η=

W有

W总

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

F2h

×100%=

G

2F

×100%=

180N

2×100N

×100%=90%
答：（1）拉力F大小为100N；
（2）拉力F做功的功率是20W；
（3）动滑轮的机械效率是90%．

点评：由动滑轮的特点知道：绳子自由端移动的速度与物体上升速度之间的关系是v₂=2v₁，这是本题的突破口；利用好P=

W

t

=

Fs

t

=Fv是本题的关键．