Question

18．滑轮组在竖直向上的拉力F=50N作用下，将重为115N的物体匀速提起1米，在10s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图甲是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．
（1）图甲中阴影部分的面积表示的物理量是拉力做的功；
（2）将115N的物体匀速提起1米，拉力做了多少功？（列式计算出该物理量）
（3）在相应位置用笔画线组装滑轮组；
（4）计算滑轮组提升该重物时的机械效率，并请分析影响滑轮组机械效率的因素有哪些？

Answer 1

分析 （1）根据横纵坐标表示的单位和数值以及其数值变化关系确定该物理量；
（2）已知F=50N，s=3m，利用W=Fs可求得拉力做了多少功；
（3）根据物体匀速提起1米，绳子自由端移动的距离为s=3m，可确定绳子段数，然后可画图；
（4）根据机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$计算滑轮组的机械效率．根据影响有用功、额外功的因素进行分析：所以被提升的物体重力、动滑轮的重力及绳重、摩擦力等都可影响滑轮组的机械效率．

解答 解：
（1）纵坐标表示拉力的大小，横坐标表示绳子自由端移动距离 s，所以阴影部分的面积表示拉力所做的功；
（2）拉力做的功：W=Fs=50N×3m=150J；
（3）根据物体匀速提起1米，绳子自由端移动的距离为s=3m，可知有3段绳子承担，如图所示：

（4）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{115N×1m}{50N×3m}$×100%≈76.7%．
被提升的物体重力会影响有用功，绳子的重力、动滑轮的重力及摩擦力会影响额外功，所以它们都会影响滑轮组的机械效率．
答：（1）拉力做的功；
（2）拉力做了150J的功；
（3）见上图；
（4）滑轮组提升该重物时的机械效率为76.7%；影响滑轮组机械效率的因素有：被提升的物体的重力、动滑轮本身重力、绳子与滑轮间的摩擦力．

点评 本题考查了功、机械效率公式的灵活运用，能够正确识图和辨别滑轮组承担总重的绳子的段数是解题的关键．