题目内容
【题目】如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图,它由4个定滑轮和2个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,旋转摇柄可以使晾衣架升降,假设在升降过程中衣架和杆保持水平,动滑轮与杆总质量是lkg,现晾衣架上晾有4kg的衣服,晾衣架上升lm,用时5s.(不计绳重及摩擦,g取10N/kg)求:
(1)摇柄端绳子上的拉力;
(2)拉力做的功;
(3)拉力做功的功率;
(4)手摇升降晾衣架的机械效率。
【答案】(1) 12.5N (2) 50J (3) 10W (4) 80%.
【解析】
(1)动滑轮与杆总重力:
G动=m动g=1kg×10N/kg=10N,
衣服的重力:
G衣=m衣g=4kg×10N/kg=40N,
由图可知n=4,
不计绳重及摩擦,则摇柄端绳子上的拉力:
F===12.5N;
(2)摇柄上绳子移动的距离:
s=4h=4×1m=4m,
则拉力做的功:
W总=Fs=12.5N×4m=50J;
(3)拉力做功的功率:
P===10W;
(4)有用功:
W有用=G衣h=40N×1m=40J,
则手摇升降晾衣架的机械效率:
η= ×100%=×100%=80%.
答:(1)摇柄端绳子上的拉力为12.5N;
(2)拉力做的功为50J;
(3)拉力做功的功率为10W;
(4)手摇升降晾衣架的机械效率为80%.
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