Question

8．江南科技馆有一种神奇的装置．如图所示，借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重量为600N的摩托车，并在5s内将摩托车提起了2m，问：
（1）小明使用该装置时做的有用功为多少？
（2）小明使用该装置时做的总功为多少？
（3）小明拉力的功率为多少？
（4）小明提起摩托车的过程中改装置的机械效率为多高？

Answer 1

分析 由图知，木棒相当于滑轮，上下两木棒组成滑轮组，承担物重的绳子股数n=5．
（1）知道物体重和上升的高度，利用功的公式W=Gh计算有用功；
（2）知道物体的匀速上升高度，而s=nh，知道拉力，利用W=Fs求拉力做的功，
（3）应用功率公式求小明拉力做功的功率；
（4）应用机械效率的公式求滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）小明做的有用功：
W_有用=Gh=600N×2m=1200J； 
（2）由图示可知，承重绳子的股数n=5，
拉力移动的距离：
s=nh=5×2m=10m，
拉力做的总功：
W_总=Fs=150N×10m=1500J；
（3）拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1500J}{5s}$=300W；                                    
（4）该装置的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%．
答：（1）小明做的有用功为1200J；
（2）小明做的总功为1500J；
（3）小明拉力的做功功率300W；
（4）此过程中该装置的机械效率为80%．

点评 本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率、功率的计算，能看出木棒就是滑轮，确定承担物重的绳子股数是本题的关键．