Question

16．如圖所示，重350N的物體在100N的拉力作用下10秒鐘上升30cm，若不計(jì)摩擦和繩子重，求：
（1）物體上升速度；  
（2）拉力的功率；
（3）若物體再增加100N，滑輪組的機(jī)械效率為多大．

Answer 1

分析 （1）知道物體上升的高度和時(shí)間，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出物體上升的速度；
（2）由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)v_繩=nv_物求出繩端移動的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出拉力的功率；
（3）不計(jì)摩擦和繩子重，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）求出動滑輪的重力，物體再增加100N時(shí)，克服物體重力所做的功為有用功，克服物體重力和動滑輪重力所做的功為總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）物體上升速度：
v_物=$\frac{h}{t}$=$\frac{0.3m}{10s}$=0.03m/s；
（2）由圖可知，n=4，則繩端移動的速度：
v_繩=nv_物=4×0.03m/s=0.12m/s，
拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv_繩=100N×0.12m/s=12W；
（3）不計(jì)摩擦和繩子重，由F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）可得，動滑輪的重力：
G_動=nF-G=4×100N-350N=50N，
物體再增加100N即G′=450N時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{G′h}{（G′+{G}_{動}）h}$×100%=$\frac{G′}{G′+{G}_{動}}$×100%=$\frac{450N}{450N+50N}$×100%=90%．
答：（1）物體上升速度為0.03m/s；  
（2）拉力的功率為12W；
（3）若物體再增加100N，滑輪組的機(jī)械效率為90%．

點(diǎn)評 本題考查了速度公式和功率公式、滑輪組繩子拉力公式、機(jī)械效率公式的靈活運(yùn)用，明確有用功和總功是解題的關(guān)鍵．