Question

18．小明用如圖所示的滑輪組，將重120N的物體勻速提升2m，用時10S，所用的拉力為50N，忽略摩擦阻力．求：
（1）小明所做的有用功是多少？
（2）此時滑輪組的機械效率是多少？
（3）此情況下小明做功的功率是多少？
（4）當(dāng)改為提升270N的重物時，該滑輪組的機械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知物體的重力和提升的高度，根據(jù)公式W=Gh可求有用功；
（2）利用公式W=FS可求拉力所做總功；根據(jù)公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可求機械效率；
（3）利用公式P=$\frac{W}{t}$求小明做功的功率；
（4）由于不計繩重與摩擦阻力，利用F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動）求動滑輪重；再利用F′=$\frac{1}{3}$（G_物′+G_動）求勻速提升2700N的重物時的拉力，由公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可求機械效率．

解答 解：（1）由題可知：W_有=Gh=120N×2m=240J；
（2）由圖可知，n=3，小明所做的總功：W_總=Fs=F×3h=50N×3×2m=300J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{240J}{300J}$×100%=80%；
（3）小明做功的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{300J}{10s}$=30W；
（4）不計繩重與摩擦阻力，由F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動）可得：G_動=3F-G=3×50N-120N=30N，
提升270N的重物時，F(xiàn)'=$\frac{1}{3}$（G_動+G'_物）=$\frac{1}{3}$（30N+270N）=100N，
η'=$\frac{W{'}_{有}}{W{'}_{總}}$×100%=$\frac{G'h'}{F's'}$×100%=$\frac{270N×h'}{100N×3×h'}$×100%=90%．
答：（1）小明所做的有用功是240J；
（2）此時滑輪組的機械效率是80%；
（3）此情況下小明做功的功率是30W；
（4）當(dāng)改為提升270N的重物時，該滑輪組的機械效率是90%．

點評 本題考查有用功、總功、額外功、拉力、動滑輪重力的計算，考查的知識點比較多，主要考查學(xué)生對所學(xué)物理知識的綜合應(yīng)用能力．