Question

15．一名工人用如图所示的滑轮组提起450N的重物，绳子自由端的拉力F为200N，重物在5s内匀速上升了1m，拉力的功率是120W，该装置的机械效率是75%，若用此滑轮组提起600N的重物，则滑轮组的机械效率是80%（不计摩擦和绳重）．

Answer 1

分析 （1）根据s=3h求出拉力移动距离，根据W=Fs求出总功，根据P=$\frac{W}{t}$求出拉力的功率；
（2）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$求出机械效率；
（3）根据额外功求出动滑轮重，利用η=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$计算机械效率．

解答 解：（1）拉力移动距离s=3h=3×1m=3m，
拉力做的总功W_总=Fs=200N×3m=600J，
拉力的功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{600J}{5s}$=120W；
（2）有用功：W_有用=Gh=450N×1m=450J；
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{450J}{600J}$×100%=75%；
（2）物重450N时，额外功：W_额=W_总-W_有用=600J-450J=150J，
由于不计摩擦和绳重，W_额=G_动h，则动滑轮重：G_动=$\frac{{W}_{额}}{h}$=$\frac{150J}{1m}$=150N，
物重G′=600N时，机械效率：η′=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{总}′}$×100%=$\frac{{W}_{有}′}{{W}_{有}′+{W}_{额}′}$×100%=$\frac{G′h}{G′h+{G}_{动}h}$×100%=$\frac{G′}{G′+{G}_{动}}$×100%=$\frac{600N}{600N+150N}$×100%=80%．
故答案为：120；75%；80%．

点评 此题主要考查的是学生对有用功、总功、功率、机械效率计算公式的理解和掌握，综合性较强，有一定难度．