Question

3．在農村常有家庭挖井取水．小明同學用如圖所示的滑輪組提水，他用100N的力把重為150N的水從井中勻速提升4m用了10s的時間．求：
（1）物體上升的速度；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）拉力做功的功率．

Answer 1

分析 （1）已知水桶上升的高度和所用時間，根據v=$\frac{h}{t}$計算物體上升的速度；
（2）由圖可知，動滑輪上繩子的段數n=2，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$計算滑輪組的機械效率；
（3）先根據s=nh計算繩子自由端移動的距離，再根據W=Fs計算拉力做的功，最后利用P=$\frac{W}{t}$計算拉力做功的功率．

解答 解：（1）物體上升的速度：
v=$\frac{h}{t}$=$\frac{4m}{10s}$=0.4m/s；
（2）由圖可知，動滑輪上繩子的段數n=2，
則滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$=$\frac{150N}{2×100N}$×100%=75%．
（3）繩子自由端移動的距離：s=2h=2×4m=8m，
拉力做的功：W_總=Fs=100N×8m=800J，
拉力做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{800J}{10s}$=80W．
答：（1）物體上升的速度為0.4m/s；
（2）滑輪組的機械效率為75%；
（3）拉力做功的功率為80W．

點評 此題考查了速度、機械效率、總功的計算，比較基礎，熟練運用相關公式是解題的關鍵．