Question

2．如图物体重300N，动滑轮总重100N，不计摩擦和绳重，在力F作用下物体5s内匀速上升5米．求：
（1）拉力F；
（2）拉力F做的总功；
（3）该滑轮的机械效率；
（4）拉力F的功率．

Answer 1

分析 由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n，则拉力端移动的距离s=nh．
（1）由于不计摩擦和绳重，拉力F=$\frac{1}{4}$（G+G_轮）；
（2）利用W_总=Fs求拉力F做的总功；
（3）利用W_有=Gh求拉力做的有用功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（4）利用P=$\frac{{W}_{总}}{t}$求拉力F的功率．

解答 解：
由图知，n=4，则s=4h=4×5m=20m，
（1）由于不计摩擦和绳重，拉力：
F=$\frac{1}{4}$（G+G_轮）=$\frac{1}{4}$（300N+100N）=100N；
（2）拉力F做的总功：
W_总=Fs=100N×20m=2000J；
（3）拉力做的有用功：
W_有=Gh=300N×5m=1500J；
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1500J}{2000J}$×100%=75%；
（4）拉力F的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{2000J}{5s}$=400W．
答：（1）拉力F为100N；
（2）拉力F做的总功为2000J；
（3）该滑轮的机械效率为75%；
（4）拉力F的功率为400W．

点评 本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率和功率的计算，知道使用滑轮组时n的值，利用好s=nh是本题的突破口，区分有用功和总功（从我们做功的目的出发，对我们有用的为有用功）是本题的关键．