Question

李明用如图所示的滑轮组提起重1000牛的物体A，若他用400牛的拉力在20s内，将物体A匀速提高了1米．请你计算出除物体及绳端运动速度、绳端移动距离之外，与这个滑轮组做功过程有关的任意四个物理量，并把计算过程及结果填入下表中．

物理量	计算公式及过程	结果

Answer 1

解：由滑轮组结构图可知，n=3，
绳子自由端移动的距离：
s=nh=3×1m=3m，
（1）提升物体A做的有用功：
W_有用=Gh=1000N×1m=1000J；
（2）利用滑轮组提升物体A做的总功：
W_总=Fs=400N×3m=1200J；
（3）利用滑轮组提升物体A做的额外功：
W_额=W_总-W_有用=1200J-1000J=200J；
（4）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈83.8%；
（5）拉力做功功率：
P===60W．
答：计算过程及结果见下表：

物理量	计算公式及过程	结果
W有用	W有用=Gh=1000N×1m=1000J	1000J
W总	W总=Fs=400N×3m=1200J	1200J
W额	W额=W总-W有用=1200J-1000J=200J	200J
η	η=×100%=×100%≈83.8%；	83.8%

分析：由滑轮组的结构可知承担物重的绳子股数n，则绳子自由端移动的距离s=nh．
（1）知道物体A的重，和提升的高度，利用W=Gh求有用功；
（2）求出绳子自由端移动的距离，知道拉力大小，利用W=Fs求利用滑轮组做的总功；
（3）根据W_总=W_有用+W_额求利用滑轮组做的额外功；
（4）利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（5）求出拉力做功（总功），知道做功时间，利用P=求拉力做功功率．
点评：本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的掌握和运用，能确定使用滑轮组时的有用功、额外功是本题的关键．