【題目】小莉同學(xué)用如圖甲所示的滑輪組吊起重物,不計(jì)繩重及摩擦.
(1)當(dāng)物重為150N時(shí),繩端所用的拉力是60N,求此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多少?
(2)當(dāng)所吊重物為300N時(shí),10s內(nèi)重物被勻速提高2m時(shí),繩端拉力做功的功率為多少?
(3)若重為300N的物體不慎落入水中,某工人用此裝置打撈,如圖乙所示,試比較物體出水前滑輪組的機(jī)械效率η1和物體出水后滑輪組的機(jī)械效率η2的關(guān)系,并說明理由.

【答案】
(1)解:由圖知,此滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重,所以s=nh.

滑輪組的機(jī)械效率:

η= = = = = ×100%≈83.3%

答:此滑輪組的機(jī)械效率為83.3%;


(2)解:因?yàn)椴挥?jì)摩擦及繩重,所以F= (G+G動(dòng)

所以G動(dòng)=3F﹣G=3×60N﹣150N=30N;

繩端移動(dòng)速度為:

v= = =0.6m/s;

繩子的拉力F′= (G′+G動(dòng))= ×(300N+30N)=110N

所以拉力的功率為P=F′v=110N×0.6m/s=66W

答:拉力的功率是66W


(3)解:物體在水中,滑輪組做的有用功,W有用′=(G﹣F)h,出水后,W有用=Gh,物體完全出水后吊起同樣的高度,有用功增大,但不計(jì)繩重及摩擦,故額外功不變,由η= = 可知,機(jī)械效率增大,即η1<η2

答:η1<η2;理由:物體在水中,滑輪組做的有用功,W有用′=(G﹣F)h,出水后,W有用=Gh,物體完全出水后吊起同樣的高度,有用功增大,但不計(jì)繩重及摩擦,故額外功不變,由η= = 可知,機(jī)械效率增大,即η1<η2


【解析】(1)有用功是指克服物體重力做的功,總功是指拉力做的功.機(jī)械效率是有用功與總功之比;(2)滑輪組由幾段繩子承擔(dān)物重,提起繩子所用的力就是物重的幾分之一.拉力的功率即總功的功率P= = =Fv;(3)出水后,滑輪組對(duì)貨物的拉力變大,有用功在增大.額外功一定,有用功增大,機(jī)械效率增大.
【考點(diǎn)精析】解答此題的關(guān)鍵在于理解滑輪(組)的機(jī)械效率的相關(guān)知識(shí),掌握關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算:W有用 = G·h;W總 = F·s; s = n·h (1)η=W有用 / W總 (2)η= W有用 / W總 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF),以及對(duì)功率的計(jì)算與測(cè)量的理解,了解功率的計(jì)算: P = W/tW 表示功,單位是焦(J). t表示時(shí)間 ,單位是秒(s) P表示功率,單位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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A. 某次閃電時(shí),記錄剛剛看到閃電至雷聲剛剛結(jié)束的時(shí)間

B. 某次閃電時(shí),記錄剛剛看到閃電至剛剛聽到雷聲的時(shí)間

C. 某次閃電時(shí),按照選項(xiàng)A、B兩種方法測(cè)量時(shí)間,計(jì)算它們的平均值

D. 按照選項(xiàng)A的方法,測(cè)量三次閃電對(duì)應(yīng)的時(shí)間,計(jì)算它們的平均值

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