5.如圖所示,滑輪組的機械效率為80%,設(shè)重為1600N的物體以0.4m/s的速度勻速上升,不計繩重和摩擦,求:
①拉力F的大;
②10s內(nèi)拉力做的功;
③拉力的功率;
④如果物體重為1000N,求滑輪組此時的機械效率.

分析 ①由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù),根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可求出拉力的大小;
②根據(jù)v=nv求出繩端移動的速度,利用s=vt求出繩端移動的距離,根據(jù)W=Fs求出拉力做的功;
③根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出拉力的功率;
④不計繩重和摩擦,根據(jù)F=$\frac{1}{n}$(G+G)求出動滑輪的重力,再根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{(G+{G}_{動})h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$求出物體重為1000N時滑輪組的機械效率.

解答 解:①由圖可知,n=2,
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可得,拉力的大小:
F=$\frac{G}{nη}$=$\frac{1600N}{2×80%}$=1000N;
②繩端移動的速度:
v=nv=2×0.4m/s=0.8m/s,
由v=$\frac{s}{t}$可得,繩端移動的距離:
s=vt=0.8m/s×10s=8m,
拉力做的功:
W=Fs=1000N×8m=8000J;
③拉力的功率:
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8000J}{10s}$=800W;
④不計繩重和摩擦,由F=$\frac{1}{n}$(G+G)可得,動滑輪的重力:
G=nF-G=2×1000N-1600N=400N,
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{(G+{G}_{動})h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可得,物體重為1000N時滑輪組的機械效率:
η′=$\frac{G′}{G′+{G}_{動}}$×100%=$\frac{1000N}{1000N+400N}$×100%≈71.4%.
答:①拉力F的大小為1000N;
②10s內(nèi)拉力做的功為8000J;
③拉力的功率為800W;
④如果物體重為1000N,求滑輪組此時的機械效率為71.4%.

點評 本題考查了滑輪組機械效率公式和功率公式、做功公式的綜合應(yīng)用,明確滑輪組有用功和總功是解題的關(guān)鍵.

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