Question

5．如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为200N的泥桶，动滑轮重为40N，不计摩擦及绳重．若工人在5s内将绳子匀速向上拉6m，则手拉绳子的力为80N，拉力的功率为96W，滑轮组的机械效率为83.3%，若用该滑轮组提升重为150N的泥桶，则机械效率降低（选填“升高”、“降低”或“不变”）．

Answer 1

分析 （1）不计摩擦及绳重；已知n=3，根据F=$\frac{1}{3}$（G+G_动）可求拉力；
（2）根据W=Fs求出拉力做的功，根据P=$\frac{W}{t}$求出功率；
（3）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F3h}$=$\frac{G}{3F}$求出机械效率；
（4）不计绳重和摩擦，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$分析机械效率的变化．

解答 解：（1）不计摩擦及绳重，已知n=3，
则手拉绳子的力：F=$\frac{1}{3}$（G+G_动）=$\frac{1}{3}$（200N+40N）=80N；
（2）已知绳子自由端移动的距离s=6m，
拉力做的功：W=Fs=80N×6m=480J，
拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{480J}{5s}$=96W；
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{F3h}$×100%=$\frac{G}{3F}$×100%=$\frac{200N}{3×80N}$×100%≈83.3%；
（4）不计摩擦及绳重，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{动}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$可知，动滑轮重不变的情况下，物重变为150N时，物重减小，机械效率降低．
答：80；96；83.3%；降低．

点评 此题主要考查的是学生对拉力、功率、机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，关键是变形公式的熟练运用．