Question

2．建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块，某工人将重500N的砖块一次性匀速提升到离地面4m高的砌墙处，所用拉力是200N，所用的时间是20s．求这次提升砖块过程中：
（1）工人所做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）不计绳重及摩擦，使用该滑轮组匀速提升重800N的砖块时所用的拉力．

Answer 1

分析 （1）根据W=Gh，将G=500N，h=4m代入即可求出工人做的有用功．
（2）根据动滑轮上有几根绳子承担，将F=200N，s=3×4m代入W=Fs，再根据P=$\frac{W}{t}$即可求出工人做功的功率．
（3）根据（1）和（2）所求的数据，再利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%即可得出答案．
（4）根据（3）中的总功和额外功，求出额外功，再利用额外功求出动滑轮重，如图所示数出动滑轮上有几根绳子承担物重，那么拉力就为总重的几分之一．

解答 解：
（1）W_有用=Gh=500N×4m=2000J；
（2）由图可知中，通过动滑轮绳子的段数n=3，s=3h=3×4m=12m，t=20s，
W_总=Fs=200N×12m=2400J，
工人做功的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{2400J}{20s}$=120W．
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2000J}{2400J}$×100%≈83.3%，
（4）W_额外=W_总-W_有用=2400J-2000J=400J，
不计绳重及摩擦，由W_额外=G_动滑轮h得：
G_动滑轮=$\frac{{W}_{额外}}{h}$=$\frac{400J}{4m}$=100N．
所以提升800N的重物时，G_总=G_动滑轮+800N=100N+800N=900N，
因动滑轮上有3根绳子，所以F=$\frac{1}{3}$G_总=$\frac{1}{3}$×900N=300N．
答：（1）工人做的有用功为2000J．
（2）工人做功的功率为120W；
（3）滑轮组的机械效率83.3%；
（4）不计绳重及摩擦，使用该滑轮组匀速提升重800N的砖块时所用的拉力为300N．

点评 此题主要考查功的计算，滑轮组绳子拉力的计算，滑轮组的机械效率，功率的计算等知识点，综合性强，难度不大，属于中档题．