Question

18．一位工人用滑輪組將重1500N的貨物提升到高2m的倉庫貨架上，他所用拉力為500N，繩子自由端被拉下了8m，則：
（1）圖中有四個沒有繞線的滑輪，請你根據(jù)題中要求，直接在圖上畫出工人提升重物時的滑輪組的繞法；
（2）提升貨物時，克服摩擦和繩重需做功840J，則工人對動滑輪做的功為多少？
（3）提升貨物所花時間為1min，則這位工人的功率為多少？
（4）此滑輪組的機(jī)械效率為多少？
（5）將滑輪組下的物體完全放入水中，再往上拉，滑輪組的機(jī)械效率如何變化？

Answer 1

分析 （1）知道物體上升的高度和拉力端移動的距離，利用s=nh求承擔(dān)物重的繩子股數(shù)，進(jìn)而確定滑輪組的繞法；
（2）已知拉力的大小和拉力移動的距離，根據(jù)式W=Fs可求拉力做的總功；利用W=Gh可求有用功，又知克服摩擦和繩重做功，可求工人對動滑輪做的功；
（3）知道做功的時間，根據(jù)公式P=$\frac{W}{t}$可求這位工人的功率；
（4）利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%計算滑輪組的機(jī)械效率．
（5）同一滑輪組，提升的物重越小，機(jī)械效率越小．

解答 解：（1）由題知，h=2m，s=8m，由s=nh可得承擔(dān)物重的繩子股數(shù)：n=4，即由4段繩子承擔(dān)物重，如圖所示：

（2）拉力做的功：W_總=Fs=4000J，
有用功：W_有=Gh=3000J，W_摩=840J，
所以對動滑輪做的功為：
W_輪=W_總-W_有-W_摩=4000J-3000J-840J=160J．
（3）這位工人的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{4000J}{60s}$≈66.7W．
（4）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{3000J}{4000J}$×100%=75%．
（5）將滑輪組下的物體完全放入水中，再往上拉，由于物體受到一個向上的浮力作用，所以滑輪組做的有用功減少，而額外功幾乎不變，所以機(jī)械效率減�。�
答：（1）滑輪組的繞法見解答圖；
（2）工人對動滑輪做的功為160J．
（3）提升貨物所花時間為1min，則這位工人的功率為66.7W．
（4）此滑輪組的機(jī)械效率為75%．
（5）將滑輪組下的物體完全放入水中，再往上拉，滑輪組的機(jī)械效率減�。�

點評 本題考查使用滑輪組功、功率、機(jī)械效率的計算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運用，根據(jù)物體升高的高度和拉力端移動的距離確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)是本題的突破口．