Question

17．如圖所示，建筑工地上有一批建筑材料需要運往高處，已知建筑材料的質量m=80kg，卷揚機向下拉繩子的力F=500N，建筑材料上升的速度是1m/s，不計繩重、滑輪與軸之間的摩擦，g取10N/kg．求：
（1）動滑輪所受的重力G_動；
（2）滑輪組的機械效率η；
（3）卷揚機向下拉力F的功率．

Answer 1

分析 （1）根據滑輪組的省力特點F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）計算拉力F的大小；
（2）知道重物的質量，利用重力公式求重物重，可得有用功、總功，再利用效率公式求滑輪組的機械效率；
（3）知道拉力大小和速度，利用功率公式求拉力做功功率．

解答 解：（1）建筑材料的重力：G=mg=80kg×10N/kg=800N，
由圖知，滑輪組由兩段繩子承擔物重，設提起質量m的建筑材料時卷揚機對繩的拉力為F，根據動滑輪受力關系可得F=$\frac{1}{2}$（G+G_動），
G_動=2F-G=2×500N-800N=200N；
（2）滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$=$\frac{800N}{2×500N}$×100%=80%；
（3）卷揚機的速度，v=nv_物=2×1m/s=2m/s，
卷揚機向下拉力F的功率：
P=Fv=500N×2m/s=1000W．
答：（1）動滑輪所受的重力為200N；
（2）滑輪組的機械效率是80%；
（3）卷揚機向下拉力F的功率是1000W．

點評 本題考查了學生對功率的公式、機械效率公式、滑輪組s=nh、有用功、總功的理解和運用，因條件已給出，難度不大．