Question

11．如图所示，小虎站在水平地面上，要用滑轮组在20s内将一个重为600N的物体匀速提升1m，小虎实际所施加的拉力是400N．
（1）画出滑轮组的绕线方式．
（2）拉力F的功率是多大？
（3）该滑轮组的机械效率是多少？
（4）请提出一种提高滑轮组机械效率的方法．

Answer 1

分析 （1）滑轮组的绕法要求最省力，就要求承担物体重力绳子股数要最多，且人在地面向下拉绳子，同时考虑这两个方面画出滑轮组最省力的绕法．
（2）求出绳子自由端移动的距离，利用W=Fs求出拉力做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$计算功率；
（3）根据W有用=Gh计算有用功；根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$计算机械效率；
（4）根据影响有用功、额外功的因素来分析影响机械效率的因素．

解答 解：由图可以看出，人站在地面拉动绳子，因此绳子的拉动方向应向下，因此确定自由端的绳子，然后依次向内绕．如图所示：

（2）由图可知，n=2，
则绳子自由端移动的距离s=2h=2×1m=2m，
拉力做的功：W_总=Fs=400N×2m=800J，
拉力F的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{800J}{20s}$=40W；
（3）有用功W_有用=Gh=600N×1m=600J；
机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{600J}{800J}$×100%=75%；
（4）提高滑轮组的机械效率，需想办法增加有用功、减少额外功，可增加被提升物体的重力，减小动滑轮的重力并加润滑油．
答：（1）滑轮组的绕线方式见解答．
（2）拉力F的功率是40W；
（3）该滑轮组的机械效率是75%；
（4）增加被提升物体的重力（或减小动滑轮的重力或加润滑油）．

点评 本题是有关机械效率的综合计算题目，详细考查了有用功、总功、机械效率、功率的计算，同时考查了影响滑轮组机械效率的因素，考查全面，难度中等．