Question

11．如图所示，物体的质量为5千克，在20N的拉力F的作用下，以0.5m/s的速度匀速运动，10秒后，g=10N/kg，求
（1）有用功为多少？
（2）拉力的功率多大？
（3）滑轮组的机械效率为多少？

Answer 1

分析 （1）知道物体的质量，利用G=mg求重力，知道物体运动速度和时间可求上升的高度，根据W=Gh求出拉力所做的有用功；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据W=Fs求出拉力做的总功，再根据P=$\frac{W}{t}$求出拉力的功率；
（3）根据机械效率公式求出滑轮组的机械效率．

解答 解：
（1）物体的重力：
G=mg=5kg×10N/kg=50N，
由v=$\frac{s}{t}$得物体升高的高度：
h=vt=0.5m/s×10s=5m，
拉力所做的有用功：
W_有=Gh=50N×5m=250J；
（2）由图知，n=3，绳端移动的距离：
s=3h=3×5m=15m，
拉力做的总功：
W_总=Fs=20N×15m=300J，
拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{300J}{10s}$=30W；
（3）该滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{250J}{300J}$×100%≈83.3%．
答：①有用功为250J；
②拉力的功率为30W；
③该滑轮组的机械效率为83.3%．

点评 本题考查了重力、有用功、总功、功率、机械效率的计算，关键是确定滑轮组绳子的有效股数和s=nh的应用．