Question

17．如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置鉤碼總重6N，彈簧測(cè)力豎直向上勻速拉動(dòng)細(xì)繩時(shí)的示數(shù)如圖所示，使鉤碼在2s內(nèi)上升0.2m （繩重摩擦不計(jì)）求：
（1）拉力的功率
（2）該滑輪組的機(jī)械效率
（3）用該滑輪組將9N的鉤碼勻速提高0.2m，拉力做的功．

Answer 1

分析 （1）拉力移動(dòng)的距離s=nh，已知拉力的大小，先求拉力做的總功W，再利用功率的公式P=$\frac{W}{t}$計(jì)算功率；
（2）已知鉤碼重力和上升高度，可以得到有用功；求出了有用功和總功，利用機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算機(jī)械效率；
（3）不計(jì)摩擦和繩重，利用F=$\frac{1}{3}$（G+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪重，再利用F=$\frac{1}{3}$（G+G_動(dòng)）求提升9N物體的拉力，根據(jù)功的公式求此時(shí)拉力所做的功．

解答 解：（1）由圖可知：n=3，
拉力移動(dòng)距離s=nh=3×0.2m=0.6m，
拉力做的總功為W_總=Fs=2.4N×0.6m=1.44J；
拉力的功率為P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1.44J}{2s}$=0.72W；
（2）拉力做的有用功為W_有用=Gh=6N×0.2m=1.2J；
滑輪組機(jī)械效率為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.2J}{1.44J}$×100%≈83.3%；
（3）不計(jì)摩擦和繩重，
由F=$\frac{1}{3}$（G+G_動(dòng)）得，
動(dòng)滑輪重：G_動(dòng)=3F-G=3×2.4N-6N=1.2N，
當(dāng)提起G′=9N的物體時(shí)拉力：
F′=$\frac{1}{3}$（G′+G_動(dòng)）=$\frac{1}{3}$（9N+1.2N）=3.4N，
這時(shí)拉力做的功：
W′=F′s′=F′×3h′=3.4N×3×0.2m=2.04J．
答：（1）拉力的功率為0.72W；
（2）該滑輪組的機(jī)械效率為83.3%
（3）用該滑輪組將9N的鉤碼勻速提高0.2m，拉力做的功為2.04J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組拉力的計(jì)算、功的計(jì)算、功率的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算，利用好不計(jì)繩重和摩擦?xí)r拉力和物重的關(guān)系F=$\frac{1}{3}$（G_輪+G_物）是本題的關(guān)鍵．