Question

15．一个滑轮将重3600N的货物提高4米，如果额外功是9600J，滑轮组做的有用功是多少？总功是多少？机械效率是多少？滑轮组在哪些方面消耗了额外功？我们应该如何提高机械的机械效率？能否使机械效率达到100%为什么？

Answer 1

分析 （1）知道货物重、升高的高度，利用W=Gh求滑轮组做的有用功；
（2）总功等于有用功加上额外功；
（3）利用效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$求滑轮组的机械效率；
（4）使用滑轮组时，除了提升货物做功，还要提升动滑轮做功、要克服摩擦做功、要提升绳子做功；
（5）提高滑轮组的机械效率的方法：一是增大提升的货物重，二是减轻动滑轮重、加润滑油减小摩擦；
（6）使用滑轮组不得不做额外功，使得有用功总小于总功，所以机械效率总小于1．

解答 解：
（1）滑轮组做的有用功：
W_有用=Gh=3600N×4m=14400J，
（2）总功：
W_总=W_有用+W_额=14400J+9600J=24000J，
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{14400J}{24000J}$×100%=60%；
（4）使用滑轮组将货物提高的同时，要提升动滑轮做功、要克服摩擦做功、要提升绳子做功，所以使用滑轮组在提升动滑轮、克服摩擦做功、提升绳子等方面消耗了额外功；
（5）我们可以从两方面提高滑轮组的机械效率：一是增大提升的货物重，二是减轻动滑轮重、加润滑油减小摩擦；
（6）由于存在额外功，使得有用功总小于总功，所以机械效率不能达到100%．
答：（1）滑轮组做的有用功是14400J；
（2）总功是24000J；
（3）机械效率是60%；
（4）滑轮组在提升动滑轮、克服摩擦做功、提升绳子等方面消耗了额外功；
（5）我们可以增大提升的货物重、减轻动滑轮重、加润滑油减小摩擦来提高机械的机械效率；
（6）因为存在额外功，使得有用功总小于总功不能使机械效率达到100%．

点评 本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算，涉及到提高机械效率的方法，综合性强，要求灵活应用相关公式，有难度！