Question

江南科技館有一種神奇的裝置，如圖所示．借助該裝置，小明僅用150N的拉力就提起了重量為600N的摩托車，并在10秒內將摩托車提起了5米，求：
（1）小明做的有用功？
（2）小明做的總功？
（3）小明拉力的做功功率？
（4）此過程中該裝置的機械效率為多少？

Answer 1

分析：由圖知，木棒相當于滑輪，上下兩木棒組成滑輪組，承擔物重的繩子股數n=5．
（1）知道物體重和上升的高度，利用功的公式W=Gh計算有用功；
（2）知道物體的勻速上升高度，而s=nh，知道拉力，利用W=Fs求拉力做的功，
（3）應用功率公式求小明拉力做功的功率；
（4）應用機械效率的公式求滑輪組的機械效率．

解答：解：（1）小明做的有用功：
W_有用=Gh=600N×5m=3000J； 
（2）由圖示可知，承重繩子的股數n=5，
拉力移動的距離：
s=nh=5×5m=25m，
拉力做的總功：
W_總=Fs=150N×25m=3750J；
（3）拉力的功率：
P=

W總

t

=

3750J

10s

=375W；                                    
（4）該裝置的機械效率：
η=

W有用

W總

=

3000J

3750J

=80%．
答：（1）小明做的有用功為3000J；
（2）小明做的總功為3750J；
（3）小明拉力的做功功率375W；
（4）此過程中該裝置的機械效率為80%．

點評：本題考查了使用滑輪組有用功、總功、機械效率、功率的計算，能看出木棒就是滑輪，確定承擔物重的繩子股數是本題的關鍵．