Question

19．用如图所示的动滑轮匀速提升质量为30kg的重物，重物提升0.3m所用的时间为4s，动滑轮的机械效率为75%．（g取10N/kg）
（1）提升重物的过程中，若以动滑轮为参照物，则重物是静止的；
（2）求所做的有用功W_有用；拉力F的大小和拉力的功率P；
（3）请你写出其中的一种方法来提高用此动滑轮提升物体时的机械效率．

Answer 1

分析 （1）运动和静止是相对的，判断物体的运动和静止，首先确定一个参照物，如果被研究的物体和参照物之间没有发生位置的改变，被研究的物体是静止的，否则是运动的；
（2）先根据公式G_物=mg计算出重物的重力，再根据公式W_有用=G_物h计算；根据机械效率的变形公式计算出拉力做的总功，由W_总=Fs的变形求出拉力的大小；根据P=$\frac{W}{t}$计算功率；
（3）提高动滑轮提升物体时的机械效率的方法是增大所提物体重力或减小滑轮与轴之间的摩擦．

解答 解：（1）因为重物相对于动滑轮位置没有发生改变，因此重物相对于动滑轮是静止的；
（2）重物的重力G_物=mg=30kg×10N/kg=300N，所以所做的有用功W_有用=G_物h=300N×0.3m=90J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$得，W_总=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{90J}{75%}$=12J；s=2h=2×0.3m=0.6m
由W_总=Fs得拉力F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{120J}{0.6m}$=200N；
拉力的功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{120J}{4s}$=30W；
（3）提高动滑轮提升物体时的机械效率的方法是增大所提物体重力或减小滑轮与轴之间的摩擦．
故答案为：
（1）静止；
（2）所做的有用功W_有用是90J；拉力F是200N；拉力的功率P是30W；
（3）增大所提物体重力或减小滑轮与轴之间的摩擦．

点评 本题考查功率的计算、滑轮组的机械效率，解答此题的关键是灵活运用相关的计算公式，属于中等题．