Question

13．如圖所示，體積為2dm³，重60N的重物浸沒在水中，現(xiàn)用滑輪組將其從水下20m處勻速提出水面，若所用拉力為12N．（不計(jì)水的摩擦阻力，g取10N/kg）求：
（1）有用功？
（2）動(dòng)力做的總功？
（3）滑輪組的機(jī)械效率？
（4）動(dòng)滑輪總重？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)W_有用=（G-F_浮）h計(jì)算有用功；
（2）分析出滑輪組承擔(dān)物重繩子段數(shù)，根據(jù)W_總=Fs=Fnh計(jì)算出總功；
（3）根據(jù)機(jī)械效率的概念η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算出機(jī)械效率；
（4）根據(jù)滑輪組的省力特點(diǎn)得出動(dòng)滑輪的重力．

解答 解：（1）物體所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N
有用功W_有用=（G-F_浮）h=（60N-20N）×20m=800J
（2）由圖知，滑輪組由4段繩子承擔(dān)物重，所以s=4h=4×20m=80m
則W_總=Fs=12N×80m=960J；
（3）η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{800J}{960J}$×100%≈83.3%
（4）由題意知，F(xiàn)=$\frac{1}{4}$（G-F_浮+G_動(dòng)），則：G_動(dòng)=4F+F_浮-G=4×12N+20N-60N=8N．
答：（1）有用功為20N；
（2）動(dòng)力做的總功為800J；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；
（4）動(dòng)滑輪總重為8N．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了滑輪組機(jī)械效率的有關(guān)計(jì)算，解決問(wèn)題的關(guān)鍵是能夠理解有用功的含義．