Question

16．用如圖所示的滑輪組勻速提升重力為60N的物體，在繩子自由端移動(dòng)6m的過程中，拉力F做的功為150J，所用時(shí)間為5s．求：
（1）拉力F做功的功率．
（2）滑輪組的機(jī)械效率．
（3）若克服摩擦和繩重所做的功為總功的2%，則動(dòng)滑輪的重力多大？

Answer 1

分析 （1）已知拉力做的功和所用時(shí)間，利用公式P=$\frac{W}{t}$得到拉力的功率．
（2）由圖知，承擔(dān)物重的繩子有3段，已知繩子拉下的長度，可以得到物體上升的高度；已知物重和上升高度，可以得到有用功；已知有用功和總功，利用機(jī)械效率計(jì)算公式得到滑輪組的機(jī)械效率；
（3）已知克服摩擦和繩重所做的功為總功的2%，可求出克服動(dòng)滑輪重力做的功，利用滑輪組特點(diǎn)得到動(dòng)滑輪的重力．

解答 解：
（1）拉力F做的功為W=150J，
則拉力F做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{150J}{5s}$=30W；
（2）由圖可知n=3，
則物體上升的高度為：h=$\frac{s}{3}$=$\frac{6m}{3}$=2m，
做的有用功為：W_有用=Gh=60N×2m=120J，
滑輪組的機(jī)械效率為：
η=$\frac{{W}_{有用}}{W}$×100%=$\frac{120J}{150J}$×100%=80%；
（3）克服動(dòng)滑輪重力做的功：
W_動(dòng)=（1-80%-2%）×W_總=18%×150J=27J，
由W_動(dòng)=G_動(dòng)h可得，動(dòng)滑輪的重力：
G_動(dòng)=$\frac{{W}_{動(dòng)}}{h}$=$\frac{27J}{2m}$=13.5N．
答：（1）拉力的功率是30W；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（3）動(dòng)滑輪的重力為13.5N．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了滑輪組的特點(diǎn)、機(jī)械效率的計(jì)算和功率的計(jì)算，都是力學(xué)重要的規(guī)律，需要熟練掌握．