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如圖所示為一種手搖升降晾衣架示意圖,它由4個定滑輪和2個動滑輪組成,繩子的尾端繞在一個固定在墻壁的旋輪上,搖動旋輪的搖柄可以使晾衣架升降,假設在升降過程中衣架橫梁始終保持水平。第一次晾曬衣物時,將重150N的衣物(含橫梁及晾衣架)以0.12m/s的速度勻速提起1.2m,在此過程中旋輪牽引繩子的拉力F1所做的功是200J。第二次晾曬衣物時,旋輪牽引繩子的拉力大小為40N,使衣物勻速上升1m,在提升衣物(含橫梁及晾衣架)過程中滑輪組的機械效率比第一次降低了1%。旋輪的摩擦及細繩的質量均忽略不計,動滑輪的總重為2 N,取g= 10N/kg。求:

(1)拉力F1做功的功率;
(2)第一次利用該晾衣架提升衣物過程中,滑輪組的機械效率;
(3)第二次利用該晾衣架提升衣物過程中,需克服摩擦力做多少功。

(1)20W(2)90%(3)15.6J

解析試題分析:(1)第一次提升衣物升所用的時間 =10s          1分
拉力F1做功的功率  P1==20W         1分
(2)第一次利用晾衣架提升衣物的機械效率
η1==90%           2分
(3)第二次利用晾衣架提升衣物的機械效率 η21-1%=89%
總功  W′=F2s′=40N×4×1m=160J             1分
有用功  W′=η2      W′=142.4J
克服動滑輪總重做功  W=Gh′=2N×1m=2J
需克服摩擦力做功  Wf=W′- W′- W= 160J-142.4J-2J=15.6J          1分
考點:功,功率和機械效率的計算。

練習冊系列答案
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(1)拉力F做功多少?
(2)拉力F的大小為多少?
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