Question

3．新農(nóng)村建設(shè)中，某工人利用如圖所示的滑輪組提升重2700N的物體，物體上升了2m，用時(shí)20s，繩子末端的拉力為750N，不計(jì)繩重和摩擦力，求：
（1）工人做的有用功是多少？
（2）該滑輪組的機(jī)械效率是多少？
（3）工人做功的功率是多少？
（4）動(dòng)滑輪的總重力是多少N？

Answer 1

分析 由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，則s=4h．
（1）知道提升物體的高度和物重大小，利用W_有用=Gh求出使用滑輪組做的有用功；
（2）利用s=4h求出繩子自由端移動(dòng)的距離，知道拉力大小，利用W_總=Fs求出總功，再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$求出該滑輪組的機(jī)械效率．
（3）工人做功的功率可以根據(jù)P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$求得；
（4）不計(jì)繩重和摩擦，知道物重和拉力大小，根據(jù)F=$\frac{1}{4}$（G_物+G_動(dòng)）求動(dòng)滑輪重．

解答 解：
（1）使用滑輪組做的有用功：
W_有用=Gh=2700N×2m=5400J；
（2）由圖可知，承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4，則s=4h，
使用滑輪組做的總功：W_總=Fs=Fnh=750N×4×2m=6000J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{5400J}{6000J}$×100%=90%；
（3）工人做功的功率可以根據(jù)P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{6000J}{20s}$=300W；
（4）不計(jì)繩重和摩擦力，
繩子自由端拉力：F=$\frac{1}{4}$（G_物+G_動(dòng)），
即：750N=$\frac{1}{4}$（2700N+G_動(dòng)），
解得：G_動(dòng)=300N．
答：（1）工人做的有用功是5400J；
（2）該滑輪組的機(jī)械效率是90%；
（3）工人做功的功率是300W；
（4）動(dòng)滑輪的總重力是300N．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了學(xué)生對(duì)有用功、總功和滑輪組的機(jī)械效率的理解和掌握，屬于基礎(chǔ)題目，應(yīng)熟練掌握．