Question

12．如图所示是小明同学用滑轮从井中打水，用250N的拉力在20s内使水上升了4m，已知空桶的重力为25N，水和桶的总重力为225N，则拉力所做功为1000J，该装置打水的总效率为80%，拉力的功率为50W．

Answer 1

分析 （1）由图可知，该滑轮为定滑轮，则绳端移动的距离和物体上升高度相等，又已知拉力，利用W=Fs计算拉力所做的功，即总功；
（2）已知空桶的重力、水和桶的总重力，则它们之差为桶中水的重；该装置打水时，克服水的重力所做的功为有用功，利用W_有=G_水h计算有用功；
求出了有用功和总功，再利用机械效率公式求该装置打水的总效率；
（3）求出了拉力做的功，然后利用P=$\frac{{W}_{总}}{t}$求出拉力做功的功率．

解答 解：（1）由图可知，该滑轮为定滑轮，
则绳端移动的距离：s=h=4m，
拉力所做功：W_总=Fs=250N×4m=1000J，
（2）根据题意可知，桶中水的重：G_水=G_总-G_桶=225N-25N=200N，
该装置打水时所做的有用功：W_有=G_水h=200N×4m=800J，
该装置打水的总效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{800J}{1000J}$×100%=80%．
（3）拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1000J}{20s}$=50W．
故答案为：1000；80%；50．

点评 本题考查了总功、有用功、机械效率和功率的计算，关键是明白定滑轮工作的特点．需要注意：在打水过程中，由于绳重和摩擦是实际存在的，所以拉力大于水和桶的总重力．