Question

2．边长为0.5m的正方体，质量为60Kg．现用如图所示的滑轮组来提升该物体，当拉力F为400N时物体刚好能以0.2m/s的速度匀速上升，则此时滑轮组的机械效率为75%，拉力F的功率为160W．（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）根据G=mg计算出物体重力；由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2，则s=2h，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{F2h}$×100%=$\frac{G}{2F}$×100%求机械效率；
（2）拉力端移动的速度是物体运动速度的2倍，再利用P=Fv求拉力做功功率．

解答 解：（1）正方体的重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；
有两段绳子承担总重，s=2h，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{F2h}$×100%=$\frac{G}{2F}$×100%=$\frac{600N}{2×400N}$×100%=75%；
（2）有两段绳子承担总重，绳子自由端移动的速度为是物体升高速度的2倍，
绳子自由端移动的速度：
v=2×0.2m/s=0.4m/s，
由P=$\frac{W}{t}$，W=Fs，v=$\frac{s}{t}$，
拉力F的功率为：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=400N×0.4m/s=160W．
故答案为：75%；160．

点评 本题考查了机械效率、功率的计算，知识点多、综合性强，利用好两个推导公式：一是机械效率η=$\frac{G}{nF}$×100%，二是功率P=Fv．