题目内容
2.(1)工人每次最多能提起的沙子重;
(2)提升一挂袋沙子时,滑轮组的最大机械效率;
(3)完成全部任务,该工人至少需要做的额外功.
分析 (1)根据滑轮组的结构确定承担物重的绳子股数,知道最大拉力和动滑轮重,利用F=$\frac{1}{n}$(G砖+G轮)求提升一次砖的最大重力;
(2)知道n=2,拉力移动的距离s=2h,分别求出有用和总功,利用效率公式求滑轮组的最大机械效率;
(3)求出了每次搬运砖的最大重力,求出搬运4000N需要的次数m,而每次搬运做的额外功W额=G轮h,据此求全部完成提砖任务,工人利用此滑轮组做的额外功.
解答 解:(1)由图知,使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2,滑轮摩擦和绳重以及动滑轮下的挂网重忽略不计,最大拉力:
F大=$\frac{1}{2}$×(G砖+G轮)=$\frac{1}{2}$×(G砖+100N)=500N,
提升一次砖的最大重力:G砖=900N;
(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率:η大=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F×2h}$=$\frac{G}{F×2}$=$\frac{900N}{500N×2}$=90%;
(3)搬完4000N砖需要次数:m=$\frac{4000N}{900N}$≈4.4,需要5次搬完,
工人利用此滑轮组做额外功:
W额=G轮h×5=100N×4m×5=2000J.
答:(1)提升一次砖的最大重力为900N;
(2)提升一次砖时滑轮组的最大机械效率为90%;
(3)若全部完成提砖任务,工人利用此滑轮组至少做2000J的额外功.
点评 本题的关键有三:一是n的确定(直接从动滑轮上引出的绳子股数),二是不计摩擦和绳重时,W额=G轮h,三是不计摩擦和绳重时,F=$\frac{1}{n}$(G砖+G轮).
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