Question

20．小明用如圖所示的滑輪組將一個(gè)重為120N的物體勻速提升2m，所用的拉力為50N．（不計(jì)繩重和摩擦）
（1）求滑輪的重力；
（2）求此過(guò)程中的有用功；
（3）求拉力所做的功；
（4）求滑輪組的機(jī)械效率；
（5）若仍用該滑輪組提升一個(gè)重為170N的物體，求此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為多少？

Answer 1

分析 （1）不計(jì)繩重和摩擦，由F=$\frac{1}{n}$（G+G_滑）計(jì)算滑輪的重力；
（2）由W_有=Gh計(jì)算有用功；
（3）由W_總=Fs=Fnh計(jì)算拉力所做的功；
（4）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（5）由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{滑}h}$=$\frac{G}{G+{G}_{滑}}$計(jì)算該滑輪組提升重為170N的物體時(shí)的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）由圖可知，通過(guò)動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=3，
不計(jì)繩重和摩擦，繩子自由端拉力：F=$\frac{1}{n}$（G+G_滑），
所以：G_動(dòng)=3F-G_物=3×50N-120N=30N；
（2）提起重物所做的功是有用功，所以：
W_有用=Gh=120N×2m=240J；
（3）繩子自由端通過(guò)距離：s=3h=3×2m=6m，
拉力所做的功：W_總=FS=50N×6m=300J；
（4）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{240J}{300J}$×100%=80%；
（5）用該滑輪組提升重為170N的物體時(shí)的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{G′h}{G′h+{G}_{滑}h}$×100%=$\frac{G′}{G+G′}$×100%=$\frac{170N}{170N+30N}$×100%=85%．
答：（1）滑輪的重力為30N；
（2）此過(guò)程中的有用功為240J；
（3）拉力所做的功為300J；
（4）滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（5）若仍用該滑輪組提升一個(gè)重為170N的物體，滑輪組的機(jī)械效率為85%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，會(huì)用不計(jì)繩重和摩擦，由F=$\frac{1}{n}$（G+G_滑），難度不大，掌握基礎(chǔ)知識(shí)是關(guān)鍵．