Question

13．如圖所示，用滑輪組拉著一木塊P沿水平面以1m/s的速度勻速向右運動，此時彈簧測力計的示數(shù)為4N．若每只滑輪重1N，繩與滑輪間的摩擦不計，問：
（1）滑輪組的機械效率是多大？
（2）在2s內(nèi)拉力F做的功是多少焦耳？
（3）拉力的功率是多大？

Answer 1

分析 將此題中的三個滑輪分為兩部分來看，上面的一個定滑輪和一個動滑輪構成了一個滑輪組，下面的一個定滑輪在拉木塊，因定滑輪不改變力的大小也不能改變移動的距離，故此題可簡化為滑輪組（一定一動）在拉木塊，即此滑輪組有2段繩在拉木塊，木塊所受拉力為4N，移動速度為1m/s．

解答 解：
（1）每只滑輪重1N，繩與滑輪間的摩擦不計，動滑輪上有2段繩子在拉木塊，
則繩子自由端的拉力：F=$\frac{1}{2}$（F_物+G_動）=$\frac{1}{2}$×（4N+1N）=2.5N；
因為木塊向右做勻速直線運動，所以木塊受到的摩擦力f=F_物=4N，
因n=2，則繩端移動距離為木塊移動距離的2倍，
所以滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{f{s}_{物}}{F•n{s}_{物}}$=$\frac{f}{nF}$=$\frac{4N}{2×2.5N}$×100%=80%；
  （2）2s內(nèi)拉力移動的距離：s_拉=2s_木=2v_木t=2×1m/s×2s=4m，
故拉力做功：W_拉=F_拉s_拉=2.5N×4m=10J；
 （3）拉力的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{F{s}_{拉}}{t}$=Fv_繩=Fnv_木=2.5N×2×1m/s=5W．
答：（1）滑輪組的機械效率是80%；
（2）在2s內(nèi)拉力F做的功是10J；
（3）拉力的功率是5W．

點評 要做出本題的前提是要會對題目中的滑輪進行分析，簡化成一動一定的滑輪組后解題方向就比較明朗了．