Question

如圖所示，物體重180N，動滑輪重20N，繩子重和摩擦不計，在拉力F的作用下，物體正以0.1m/s的速度勻速上身，求：
（1）拉力F的大小．
（2）拉力做功的功率．
（3）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析：由圖知：承擔物重的繩子有3段，
（1）使用滑輪組時，不計繩重和摩擦，提起物體的力是物重和動滑輪重的三分之一；
（2）繩子自由端移動的速度是物體上升速度的三倍；已知拉力和繩子自由端移動的速度，利用公式P=Fv得到拉力的功率；
（3）已知物重和動滑輪重，利用機械效率變形公式得到滑輪組的機械效率．

解答：已知：n=3  G=180N  G_動=20N  v_物=0.1m/s
求：（1）F=？（2）P=？（3）η=？
解：
（1）F=

1

3

（G+G_動）=

1

3

×（180N+20N）=

200

3

N≈67N；
（2）繩子自由端移動的速度為v_繩=3v_物=3×0.1m/s=0.3m/s，
拉力的功率為P=

W

t

=

Fs

t

=Fv_繩=

200N

3

×0.3m/s=20W；
（3）滑輪組的機械效率為η=

W有用

W總

×100%=

W有用

W有用+W額

×100%=

Gh

Gh+G動h

×100%=

G

G+G動

×100%=

180N

180N+20N

×100%=90%．
答：（1）拉力F約為67N．
（2）拉力做功的功率為20W．
（3）滑輪組的機械效率為90%．

點評：此題考查的是滑輪組的特點和機械效率的計算，熟悉基本公式，會正確判斷承擔物重的繩子段數，是解決此類問題的關鍵．