Question

15．如图所示，物重40N，滑轮重10N，用力F匀速向上提起重物2m，（绳重和摩擦不计）求：
（1）拉力F的大小
（2）绳子自由端移动的距离
（3）有用功
（4）总功
（5）额外功
（6）该滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 首先确定滑轮组绳子的有效股数，然后根据F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_轮）计算拉力大小，利用s=nh计算绳子自由端移动的距离，利用W=Gh计算有用功，利用W=Fs计算总功，总功与有用功之差即为额外功，最后利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算该滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）由图可知，n=2，则拉力大小：
F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_轮）=$\frac{1}{2}$（40N+10N）=25N；
（2）绳子自由端移动的距离：
s=2h=2×2m=4m；
（3）有用功：
W_有=G_物h=40N×2m=80J；
（4）总功：
W_总=Fs=25N×4m=100J；
（5）额外功：
W_额=W_总-W_有=100J-80J=20J；
（6）该滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{80J}{100J}$×100%=80%．
答：（1）拉力F的大小为25N；
（2）绳子自由端移动的距离为4m；
（3）有用功为80J；
（4）总功为100J；
（5）额外功为20J；
（6）该滑轮组的机械效率为80%．

点评 此题考查滑轮组绳子拉力的计算、有用功、总功、额外功和机械效率的计算，考查的非常全面，但难度不大，关键是滑轮组绳子的有效股数的确定．