Question

14．如圖所示，工人用滑輪組提升重240N的物體，所用的拉力為150N，物體在2s內(nèi)勻速上升lm．不計(jì)繩重和摩擦，求：
（1）有用功；
（2）滑輪組的機(jī)械效率；
（3）當(dāng)所提升的物體重為540N時(shí)，同樣使該物體在2s內(nèi)勻速上升lm，求此時(shí)拉力的功率．

Answer 1

分析 （1）已知物體重力和上升的高度，利用W=Gh求有用功；
（2）由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)距離s=2h，利用W=F試求總功，根據(jù)機(jī)械效率的公式可求機(jī)械效率；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，利用F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪重；再利用F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）求提升的物體重為540N時(shí)的拉力，利用W=Fs求出此時(shí)總功，再利用P=$\frac{W}{t}$求拉力做功功率．

解答 解：
（1）有用功：W_有=Gh=240N×1m=240J；   
（2）由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)距離：s=2h=2×1m=2m，
總功：W_總=Fs=150N×2m=300J；
機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{240J}{300J}$×100%=80%；
（3）最初提升重240N的物體時(shí)，不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)），
則動(dòng)滑輪的重：G_動(dòng)=2F-G=2×150N-240N=60N；
當(dāng)提升的物體重為540N時(shí)，
所需的拉力：F′=$\frac{1}{2}$（540N+60N）=300N；
此時(shí)的總功：W_總′=F′s=300N×2m=600J；
此時(shí)拉力的功率：P′=$\frac{{W}_{總}(cāng)′}{t}$=$\frac{600J}{2s}$=300W．
答：（1）有用功為240J；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（3）若滑輪組提升重540N的物體，拉力的功率為300W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組功、機(jī)械效率和功率的計(jì)算，利用好關(guān)系式：不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）．