【題目】為了將放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高處,小明同學設(shè)計了圖(甲)所示的滑輪組裝置.當小明用圖(乙)所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時,重物的速度v和高度隨時間t變化的關(guān)系圖象如圖(丙)(。┧荆K對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向.求:

(1)在2~3s內(nèi),拉力F的功率P及滑輪組的機械效率η.

(2)在1~2s內(nèi),拉力F做的功W.

(3)若繩子能承受的最大拉力是1500N,小李體重500N,他站在地面向下拉繩子使物體勻速上升,最大能提升多重的物體?

【答案】(1)在2~3s內(nèi),拉力F的功率P為300W,滑輪組的機械效率為83.3%;

(2)在1~2s內(nèi),拉力F所做的功W為187.5J;

(3)最大能提升1480N的物體.

【解析】

試題分析:(1)根據(jù)丙圖發(fā)現(xiàn)在2~3s內(nèi)是勻速提升物體的,找出甲圖上對應(yīng)的拉力,根據(jù)P=Fv就可以計算出拉力F的功率;根據(jù)η===求出機械效率.

(2)從甲圖中找出1~2s內(nèi)對應(yīng)的拉力F,從丁圖找出對應(yīng)的物體上升的高度h,根據(jù)滑輪組繩子讀數(shù)n,求出拉力的距離s,根據(jù)W=Fs就可以計算出拉力做的功;

(3)當繩子的拉力超過小李的體重時,他就會被拉起,所以要想站在地面向下拉繩子,繩子的最大拉力為600N,再根據(jù)動滑輪上的繩子段數(shù)求出物體的最大重力.

解:(1)由圖象可知,在2~3s內(nèi),重物做勻速運動,v1=2.50 m/s,拉力F1=40N,因為連接動滑輪的繩子有三根,所以拉力F的作用點下降的距離是重物上升高度h1的3倍.

拉力F的功率P=F1v2=40N×7.5m/s=300W;

則根據(jù)η=×100%=×100%=×100%=×100%≈83.3%.

(2)在1~2s內(nèi),拉力F2=50N,重物上升高度h=1.25m,拉力通過的距離s=3h=3×1.25m=3.75m,

拉力F所做的功W=F2s=50N×3.75m=187.5J;

(3)繩子能承受的最大拉力是1500N,所以物體的最大重力為G=3F﹣G=3×500N﹣20N=1480N.

答:(1)在2~3s內(nèi),拉力F的功率P為300W,滑輪組的機械效率為83.3%;

(2)在1~2s內(nèi),拉力F所做的功W為187.5J;

(3)最大能提升1480N的物體.

練習冊系列答案
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實驗次數(shù)

入射角

反射角

第一次

20°

70°

第二次

30°

60°

第三次

50°

40°

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