Question

用如图所示滑轮组提升重物．人用50N的拉力F，15s内使重为90N的物体匀速上升了3m．不计绳重和摩擦，求：
（1）动滑轮的重．
（2）人拉绳子做功的功率．
（3）滑轮组的机械效率．
（4）如果用同一滑轮组只改变绕线方法，提升相同的重物，机械效率如何变化？通过计算说明理由．

Answer 1

解：（1））∵不计绳重和摩擦，
∴F=（G_轮+G_物），即：50N=（G_轮+90N），
∴动滑轮重：G_轮=10N，
（2）由图知，n=2，s=2h=2×3m=6m，
拉力做的总功：W_总=Fs=50N×6m=300J；
人拉绳子做功的功率：P===20W；
（3）有用功：W_有用=Gh=90N×3m=270J；
滑轮组的机械效率：η=×100%=×100%=90%；
（4）∵不考虑绳子的重量和绳子与滑轮间的摩擦，滑轮组的机械效率：
η====，
∴η₁=
η₂=，
由此可知 η₁=η₂，说明对于同一滑轮组，挂同一重物，滑轮组的机械效率与绳子的绕法无关．
答：（1）动滑轮的重10N；
（2）人拉绳子做功的功率20W；
（3）滑轮组的机械效率90%；
（4）机械效率不变．
分析：（1）不计绳重和摩擦，利用F=（G_轮+G_物）求动滑轮重；
（2）知道拉力大小，由滑轮组结构得出承担物重的绳子股数n=2，则s=2h，利用W_总=Fs求拉力做功，再利用P=求拉力做功功率；
（3）知道物重G和提升的高度，利用W=Gh求有用功；再利用效率公式η=×100%求出滑轮组的机械效率；
（4）根据公式η=×100%=×100%=×100%=×100%分析滑轮组机械效率的变化．
点评：本题考查了有用功、总功、功率、机械效率的计算，利用好“不计绳重和摩擦，F=（G_轮+G_物）”是本题的关键．