【答案】
分析:(1)要求拉力的功率,根據(jù)功率公式P=
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可知,需要知道拉力所做的功和做功時間;
做功時間題中已經(jīng)告訴我們是10s,所以關(guān)鍵是要先求出拉力做的功是多少;
拉力做的功是總功,而總功等于有用功和額外功之和,額外功題中已經(jīng)告訴我們是800J,所以要求總功我們需要先求出有用功;
克服物體重力對物體做的功是有用功,所以有用功可根據(jù)公式W=Gh算出,
而題中并沒有告訴我們物體上升的高度h,不過題中已經(jīng)告訴我們繩子自由端移動的距離s,因為繩子自由端移動的距離與物體上升的高度之間有一種關(guān)系:s=nh,所以只要從圖上數(shù)出繞過動滑輪的繩子股數(shù),就能求出物體上升的高度.
(2)機械效率是有用功跟總功的比值,所以求機械效率可根據(jù)機械效率公式η=
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來進行計算.
(3)若繩重和摩擦不計,則提升物體時對動滑輪所做的功是額外功.已知額外功是800J,則可根據(jù)公式W=Gh的變形式G=
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算出動滑輪的重力;
(4)滑輪組是一種省力機械,若繩重和摩擦不計,則有F=
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(G
物+G
動),物體的重力為1200N,動滑輪的重力在上一問中已經(jīng)求出,繩子股數(shù)在第(1)問中已經(jīng)知道,所以此時的拉力即可求出.
解答:解:(1)由圖可知,繞過動滑輪的繩子股數(shù)為4根,
因為繩子移動的距離與物體上升的高度之間的關(guān)系是:s=nh,
則物體上升的高度:h=
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=
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=
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=4m,
克服物體重力做的功:W
有=Gh=1000N×4m=4000J,
拉力做的功:W
總=W
有+W
額=4000J+800J=4800J,
所以拉力的功率:P=
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=
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=480W.
(2)滑輪組的機械效率:η=
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=
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≈83.3%.
(3)動滑輪的總重為:G
動=
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=
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=200N.
(4)此時的拉力為:F=
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(G
物+G
動)=
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=350N.
答:(1)繩自由端拉力的功率是480W.
(2)滑輪組的機械效率是83.3%.
(3)動滑輪的總重是200N.
(4)若用此裝置勻速提起1200N的重物,則拉力為350N.
點評:本題考查的內(nèi)容有:功和功率的計算,有用功、額外功、總功的概念及其關(guān)系,機械效率的計算,動滑輪重力的計算,滑輪組拉力與物重的關(guān)系,繩子自由端移動的距離與物體上升高度的關(guān)系,雖然考查的知識比較多,但相對來說還是一個知識系統(tǒng).解答本題時要注意以下幾點:拉力做的功是總功;對動滑輪做的功是額外功;承擔物重的繩子是繞過動滑輪的繩子;機械效率用百分數(shù)表示.