Question

8．利用如圖所示的滑輪組，在5s內(nèi)將重為240N的物體勻速向上提起0.2m，豎直向上的拉力F為100N．不計(jì)繩重和摩擦．求：
（1）滑輪組的機(jī)械效率；
（2）拉力F的功率；
（3）若用此滑輪組勻速提升600N的物體需要多大拉力？

Answer 1

分析 （1）由圖知通過(guò)動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=3，由W_有=Gh計(jì)算有用功，W_總=Fs=Fnh計(jì)算總功，由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算滑輪組的機(jī)械效率；
（2）由P=$\frac{W}{t}$計(jì)算拉力的功率；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，由F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動(dòng)）計(jì)算動(dòng)滑輪重，再計(jì)算提升600N的物體需要的拉力．

解答 解：
（1）由圖可知，通過(guò)動(dòng)滑輪繩子段數(shù)n=2，
所以做有用功：W_有=Gh=240N×0.2m=48J，
總功：W_總=Fs=Fnh=100N×3×0.2m=60J，
所以滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{48J}{60J}$×100%=80%；
（2）拉力的功率；
P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{60J}{5s}$=12W；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動(dòng)），
由提起240N物體時(shí)可得動(dòng)滑輪重：
G_動(dòng)=3F-G_物=3×100N-240N=60N，
所以當(dāng)勻速提升600N的物體需要的拉力：
F′=$\frac{1}{3}$（G_物′+G_動(dòng)）=$\frac{1}{3}$×（600N+60N）=220N．
答：（1）滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（2）拉力F的功率為12W；
（3）若用此滑輪組勻速提升600N的物體需要220N拉力．

點(diǎn)評(píng) 本題考查機(jī)械效率、功率及繩子拉力的計(jì)算，用好不計(jì)繩重和摩擦F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動(dòng)）是解題的關(guān)鍵．