Question

某海港工人常用如圖所示的滑輪組移動貨物（已知圖甲、圖乙兩滑輪組虛線框部分完全相同）．現(xiàn)用圖甲滑輪組拉著重4000N的集裝箱，沿水平方向勻速運動40m，用時80s，鋼繩自由端的拉力F做的功為16000J，此時該滑輪組的機械效率為75%（不計繩重及滑輪摩擦）．求：
（1）繩自由端移動的速度；
（2）集裝箱受到的摩擦力；
（3）若由圖甲所示的水平拉動，改為如圖乙所示的豎直拉動，機械效率將如何變化？為什么？（請簡要說明，不需要計算）

Answer 1

解：（1）繩子移動距離s=2×40m=80m，
繩子自由端移動速度：v===1m/s；
（2）∵η=，
∴W_有用=η×W_總=16000J×75%=l2000J，
此題中拉動箱子時，克服摩擦力做的功為有用功，
∵W_有用=fs，
∴摩擦力：f===300N；
（3）若繩子自由端移動距離不變，使用的是同一滑輪組，額外功不變，物體的重力大于摩擦力，所以有用功變大，根據(jù)η==可知機械效率變大．
答：（1）繩自由端移動的速度為1m/s；
（2）集裝箱受到的摩擦力為300N；
（3）若繩子自由端移動距離不變，使用的是同一滑輪組，額外功不變，物體的重力大于摩擦力，所以有用功變大，根據(jù)η==可知機械效率變大．
分析：（1）根據(jù)s=2h求出拉力移動距離，根據(jù)v=求出繩子自由端移動速度；
（2）根據(jù)η=求出克服摩擦力做的有用功，根據(jù)W=fs求出摩擦力的大小；
（3）若繩子自由端移動距離不變，使用的是同一滑輪組，額外功不變，物體的重力大于摩擦力，所以有用功變大，根據(jù)η==可知機械效率的變化情況．
點評：此題主要考查的是學(xué)生對速度、有用功、摩擦力的計算以及對滑輪組機械效率大小的分析的理解和掌握，難度不大．