题目内容
【题目】如图所示是家庭使用的升降晾衣架的结构示意图，它的使用给家庭晾晒衣服带来了很大的方便。已知晾衣架上所挂衣服质量为4kg，动滑轮、杆和晾衣架总质量为1kg。小明同学用力F拉动绳子自由端，使衣服以0.1m/s的速度匀速上移（g取10N/kg，不计绳重和摩擦）求：
（1）绳子自由端移动的速度；
（2）5s时间内拉力F做的功；
（3）拉力的功率P；
（4）该过程中机械效率η。
【答案】（1）0.4m/s（2）25J（3）5W（4）80%
【解析】
（1）由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝4，则绳子自由端移动的速度：
v绳＝4v＝4×0.1m/s＝0.4m/s；
（2）提升物体的总重力：
G总＝m总g＝（4kg+1kg）×10N/kg＝50N，
由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n＝4，
不计绳重和摩擦，则绳端的拉力：
F＝
G总＝×50N＝12.5N；
5s时间内绳端移动的距离：s＝v绳t＝0.4m/s×5s＝2m，
拉力做的功：
W总＝Fs＝12.5N×2m＝25J，
（3）拉力做功的功率：
P＝
＝
＝5W；
（4）衣服上升的高度：h＝s＝×2m＝0.5m，
有用功：W有用＝G衣h＝m衣gh＝4kg×10N/kg×0.5m＝20J，
整个过程中的机械效率：
η＝
×100%＝
×100%＝80%。
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