Question

18．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为120N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．

（1）计算物体上升的速度；
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功，并列式计算出该物理量；
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率．

Answer 1

分析 （1）根据s=3h求出物体上升的高度，再根据v=$\frac{s}{t}$求出上升速度；
（2）图乙中横轴表示绳自由端移动距离s，纵轴表示拉力大小F，阴影部分是一个长方形，阴影部分面积表示力和距离成绩，即为功；
（3）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F3h}$=$\frac{G}{3F}$求出机械效率．

解答 解：
（1）由图可知n=3，则物体上升高度h=$\frac{1}{3}$s=$\frac{1}{3}$×3m=1m，
物体上升的速度：v=$\frac{h}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s；
（2）图乙中横轴表示绳子自由端移动距离s，纵轴表示拉力大小F，阴影部分是一个长方形，阴影部分的面积表示力和距离乘积，即为功；
W=Fs=50N×3m=150J；
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{F3h}$×100%=$\frac{G}{3F}$×100%=$\frac{120N}{3×50N}$×100%=80%．
答：（1）物体上升的速度0.2m/s；
（2）功；该物理量为150J；
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率80%．

点评 此题主要考查的是学生对滑轮组省力特点、功的计算、机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，弄明白图中阴影部分面积的含义是解决此题的关键．