Question

3．小明健身用的拉力器結(jié)構(gòu)如圖所示．他用250N的拉力向下拉動(dòng)拉桿，使20kg的配重塊在2s內(nèi)勻速升高40cm．不計(jì)拉桿和繩的重力，g取10N/kg．求：
（1）2s內(nèi)配重塊運(yùn)動(dòng)的速度；
（2）拉力的功率；
（3）此過程中拉力器的機(jī)械效率．

Answer 1

分析 （1）知道配重在2s內(nèi)勻速升高40cm，利用速度公式求配重塊運(yùn)動(dòng)的速度；
（2）使用的是定滑輪，拉力移動(dòng)的距離s=h；
知道配重的質(zhì)量，利用重力公式求所拉配重塊的重力；
求出有用功W_有=Gh和總功W_總=Fs；
再利用功率公式P=$\frac{{W}_{總}}{t}$求解功率；
（3）再利用效率公式求拉力器的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）配重塊運(yùn)動(dòng)的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{0.4m}{2s}$=0.2m/s；
（2）所拉配重塊的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N；
拉力做的總功：W_總=Fs=250N×0.4m=100J，
拉力做的有用功：W_有=Gh=200N×0.4m=80J，
拉力做功的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{100J}{2s}$=50W；
（3）拉力器的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{80J}{100J}$×100%=80%．
答：
（1）2s內(nèi)配重塊運(yùn)動(dòng)的速度為0.2m/s；
（2）拉力的功率50W；
（3）此過程中拉力器的機(jī)械效率為80%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合了考查了重力、速度、有用功、總功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算，本題關(guān)鍵有二：一是使用定滑輪s=h，二是區(qū)分有用功和總功．