Question

20．如图所示的滑轮组匀速提升重为480N的物体G，所用拉力F为200N，将重物提升3cm所用的时间为10s．求：
（1）重物上升的速度；
（2）拉力所做的有用功；
（3）拉力的功率；
（4）滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 （1）已知重物上升的距离和时间，由速度公式可直接计算速度；
（2）知道物体重和提升的高度，利用W=Gh求滑轮组对重物所做的有用功；
（3）求出拉力端移动的距离s=2h，知道拉力大小，利用W=Fs求拉力做的功；根据P=$\frac{W}{t}$即可求出拉力的功率；
（4）滑轮组的机械效率可用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算得出．

解答 解：
（1）重物上升的速度v=$\frac{h}{t}$=$\frac{3cm}{10s}$=0.003m/s；
（2）拉力所做的有用功W_有=Gh=480N×0.03m=14.4J；
（3）由图可知通过动滑轮绳子的段数n=3，s=3h=0.09m，
拉力所做的总功W_总=Fs=200N×0.09m=18J，
拉力的功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{18J}{10s}$=1.8W；
（4）滑轮组的机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{14.4J}{18J}$×100%=80%．
答：（1）重物上升的速度是0.003m/s；
（2）拉力所做的有用功是14.4J；
（3）拉力的功率是1.8W；
（4）滑轮组的机械效率是80%．

点评 这是一道较典型的关于滑轮组的计算题，主要用到了速度公式、功的公式、功率的公式、机械效率的公式，虽然用到的公式较多，但只要搞清楚力与距离的对应关系，难度也并不大．