(2010?工業(yè)園區(qū)二模)一個(gè)工人用如圖所示的滑輪組提升1500N的貨物,所用拉力為600N,繩子自由端4s內(nèi)被拉動(dòng)4m,不考慮繩重和摩擦,求
(1)總功率
(2)機(jī)械效率
(3)若用此滑輪組提升3000N的貨物,所需拉力為多少?
(4)你認(rèn)為此滑輪組的機(jī)械效率與哪些因素有關(guān)?
分析:由圖可知,承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3,重物被提升h,則拉力端移動(dòng)的距離s=4h;
(1)知道拉力大小,拉力端移動(dòng)的距離,利用W=Fs求總功;又知道所用時(shí)間,利用功率公式求總功率;知道物重G,求出升高的高度h,利用W=Gh求出有用功;
(2)根據(jù)機(jī)械效率的公式求滑輪組的機(jī)械效率.
(3)不考慮繩重和摩擦,當(dāng)提升1500N重物時(shí),利用F=
1
3
(G+G)求出動(dòng)滑輪重;再利用F=
1
3
(G+G)求出提升3000N重物時(shí)的拉力.
(4)滑輪組的機(jī)械效率與提升的物重有關(guān),還與產(chǎn)生額外功的各因素有關(guān)系.
解答:解:由圖可知,n=3,s=3h=4m,h=
4
3
m;
(1)當(dāng)提升G=1500N的重物時(shí),
W有用=Gh=1500N×
4
3
m=2000J,
W=Fs=600N×4m=2400J,
拉力做功功率:
P=
W
t
=
2400J
4s
=600W;
(2)滑輪組的機(jī)械效率:
η=
W有用
W
=
2000J
2400J
=83.3%;
(3)不考慮繩重和摩擦,當(dāng)提升G=1500N的重物時(shí),
∵F=
1
3
(G+G)即:600N=
1
3
(1500N+G),
∴動(dòng)滑輪重:G=300N,
當(dāng)提升G=3000N的重物時(shí),
F′=
1
3
G+G)=
1
3
(3000N+300N)=1100N;
(4)滑輪組的機(jī)械效率與提升的物重有關(guān);與動(dòng)滑輪的重有關(guān);與繩重有關(guān);與摩擦的大小有關(guān)等.
答:(1)總功率為600W;
(2)機(jī)械效率為83.3%;
(3)若用此滑輪組提升3000N的貨物,所需拉力為1100N;
(4)滑輪組的機(jī)械效率與提升的物重有關(guān);與動(dòng)滑輪的重有關(guān);與繩重有關(guān);與摩擦的大小有關(guān)等.
點(diǎn)評(píng):本題考查了使用滑輪組拉力的計(jì)算,有用功、總功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算,利用好不計(jì)繩重和摩擦?xí)r拉力和物重的關(guān)系[F=
1
3
(G+G)]是本題的關(guān)鍵.
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