Question

14．如圖所示，工人用250N的力F將質量為40kg的物體在10s內勻速提升2m，不計繩重和摩擦，g取10N/kg，求：
（1）重物受到的拉力大小和動滑輪重；
（2）拉力做功的功率；
（3）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）由于重物被勻速提起，所以重物受到的拉力和重物重力是一對平衡力，大小相等；
從圖可知，有兩段繩子承擔物重，根據F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）求出動滑輪重．
（2）知道拉力的大小，可利用公式W=FS計算出拉力做的總功，又知道做功的時間，可利用公式P=$\frac{W}{t}$計算出拉力的功率．
（3）再利用公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%計算出滑輪組的機械效率．

解答 已知：拉力F=250N，時間t=10s，質量m=40kg，上升高度h=2m，n=2
求：（1）重物受到的拉力F=？動滑輪重G_動=？；（2）拉繩子的功率P=？；（3）滑輪組的機械效率η=？
解：
（1）因為重物被勻速提起，所以重物受到的拉力等于重物重力為G=mg=40kg×10N/k=400N；
因為F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）
所以G_動=2F-G=2×250N-40×10N/kg=100N；
（2）拉力移動距離：s=2h=2×2m=4m，
拉力做的總功：W_總=Fs=250N×4m=1000J，
拉力做功的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1000J}{10s}$=100W；
（3）拉力做的有用功：W_有=Gh=400N×2m=800J，
滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{800J}{1000J}$×100%=80%．
答：（1）重物受到的拉力為400N；動滑輪重為100N；
（2）拉力的功率為100W；
（3）滑輪組的機械效率為80%．

點評 本題考查了學生對總功、有用功、機械效率、功率的計算公式理解和應用，關鍵是吊著物體繩子的段數的判定，已知量都知道直接代入即可．