Question

小明家新买的房子准备装修，为了将水泥从地面送上楼，他在楼上安装了一个滑轮组，每次将一袋50kg的水泥提升5m．所用拉力为300N（g取10N/Kg）求：
（1）每袋水泥受到的重力大小？
（2）每次做的有用功？
（3）滑轮组的机械效率？
（4）若物体上升的速度是0.2m/s，小明做功的功率多大？

Answer 1

分析：（1）知道每袋水泥的质量，可利用公式G=mg计算出其重力的大小．
（2）知道每袋水泥的重力和上升的高度，可利用公式W_有用=Gh计算出做的有用功．
（3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，知道动滑轮的质量，可利用公式W_额外=Gh=mgh计算出滑轮组所做的额外功，再利用公式W_总=W_有用+W_额外计算出总功，最后再利用公式η=

W有用

W总

计算出滑轮组的机械效率．
（4）根据物体上升的速度是0.2m/s，每次将一袋50kg的水泥提升5m．可求出时间；
由图可知，滑轮组绳子的有效股数为2，已知所用拉力，根据s=nh求出绳端移动的距离，再根据W=Fs求出拉力做的功，最后根据P=

W

t

拉力的功率．

解答：解：
（1）m=50kg，g=10N/Kg，
∴每袋水泥受重力的大小为：G=mg=50kg×10N/kg=500N．
（2）∵h=5m，
∴做的有用功为：W_有用=Gh=500N×5m=2500J．
（3）在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功，
∵m_动=2kg，
∴对动滑轮做的功为额外功为：W_额外=G_动^′h=m_动gh=2kg×10N/kg×5m=100J，
则总功为：W_总=W_有用+W_额外=2500J+100J=2600J，
滑轮组的机械效率为：η=

W有用

W总

×100%=

2500J

2600J

×100%≈96.2%．
（4）∵v=

h

t

，
∴t=

h

v

=

5m

0.2m/s

=25s
绳端移动的距离s_绳=nh=2×5m=10m，
拉力做的功W_拉=F_拉s_绳=300N×10m=3000J，
拉力的功率P_拉=

W拉

t

=

3000J

25s

=120W．
答：（1）每袋水泥受到的重力大小为500N．
（2）每次做的有用功为2500J．
（3）滑轮组的机械效率为96.2%．
（4）若物体上升的速度是0.2m/s，小明做功的功率为120W．

点评：本题考查了有用功、额外功、总功和机械效率的计算，关键是公式和公式变形的理解和应用，特别需要注意的是在不计绳重和摩擦的情况下，对动滑轮做的功为额外功．