Question

18．建筑工人用如图所示的装置把重400N的物体在20s内匀速提升3m，所用的拉力为250N．则该工人做功的功率为75W，该滑轮组的机械效率是80%．若用该装置提升500N的重物，此时滑轮组的机械效率将变大（填“变大”、“变小”或“不变”）

Answer 1

分析 （1）由图可知，承担物重的绳子的股数n，根据s=nh求出绳子自由端移动的距离，然后根据W_总=Fs求出总功；
（2）知道物重和物体上升的高度，根据W_有=Gh求出有用功；知道有用功和总功，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%求出滑轮组的机械效率；
（3）在额外功不变的情况下增大有用功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$×100%判断滑轮组的机械效率的变化；

解答 解：（1）由图可知，承担物重绳子的股数n=2，
绳子自由端移动的距离：s=nh=2×3m=6m，
拉力所做的总功：W_总=Fs=250N×6m=1500J，
则该工人做功的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1500J}{20s}$=75W；
（2）拉力做的有用功：W_有=Gh=400N×3m=1200J．
则此滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%．
（3）在其他量不变的情况下，再用该滑轮组提升500N的重物，即在额外功不变的情况下，增大了有用功，
根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{有}+{W}_{额}}$×100%可知，此时滑轮组的机械效率将变大．
故答案为：75W；80%；变大．

点评 本题考查有用功、总功、机械效率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还要知道机械效率随物体重力的增大而增大，但总小于100%，因为有用功始终小于总功．