Question

1．小明用如圖所示的滑輪組，在10s鐘內(nèi)將質(zhì)量為60kg的物體A勻速提升了2m，已知繩子自由端所用的拉力F為200N．請計(jì)算出與此題相關(guān)的任意三個(gè)物理量（g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）知道物體的質(zhì)量可求物體所受的重力；
（2）由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=nh求出繩子自由端移動的距離；
（3）已知物體上升的高度及物體的運(yùn)動時(shí)間，由速度公式可以求出物體的速度，根據(jù)v_繩=nv_物求出繩端移動的速度；
（4）已知物體上升的高度，物體所受的重力，由W=Gh可以求出做的有用功，根據(jù)W=Fs求出總功，總功減去有用功即為額外功，利用P=$\frac{W}{t}$求出拉力和有用功的功率，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）物體A的重力：
G=mg=60kg×10N/kg=600N；
（2）由圖可知，n=4，則繩子自由端移動的距離：
s=nh=4×2m=8m；
（3）物體A上升的速度：
v_A=$\frac{h}{t}$=$\frac{2m}{10s}$=0.2m/s；
（4）繩端移動的速度：
v_F=nv_A=4×0.2m/s=0.8m/s；
（5）有用功：
W_有用=Gh=600N×2m=1200J；
（6）總功：
W_總=Fs=200N×8m=1600J；
（7）額外功：
W_額外=W_總-W_有用=1600J-1200J=400J；
（8）拉力的功率：
P=$\frac{W_總}{t}$=$\frac{1600J}{10s}$=160W；
（9）有用功的功率：
P_有用=$\frac{{{W_{有用}}}}{t}$=$\frac{1200J}{10s}$=120W；
（10）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{{W_{有用}}}}{W_總}$×100%=$\frac{1200J}{1600J}$×100%=75%．
答：以上任意三個(gè)物理量均可．

點(diǎn)評 本題以滑輪組為背景考查了重力、速度、功、功率、機(jī)械效率方面的知識，同時(shí)本題也是一道開放性題目，沒有固定答案，解答只要合理、正確即可，答案不唯一．