Question

6．如圖所示裝置，繩重及摩擦不計(jì)，裝卸工人將重為800N的貨物提至高處，人對(duì)繩的拉力F為500N，貨物在20s內(nèi)勻速上升了5m．
（1）請(qǐng)?jiān)趫D上畫(huà)出繩子的繞法；
（2）求滑輪組的機(jī)械效率以及拉力的功率；
（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功．

Answer 1

分析 （1）人站在地面上拉繩子，所以應(yīng)先繞過(guò)定滑輪，固定端在定滑輪的掛鉤上．
（2）利用滑輪組做功時(shí)，對(duì)物體所做的功為有用功，利用W=Gh計(jì)算；動(dòng)力（手的拉力）做的功為總功，利用W=Fs計(jì)算．再利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；又知道做功時(shí)間，直接利用功率公式即可求出拉力的功率；
（3）根據(jù)裝卸工人將重為800N的貨物提至高處，人對(duì)繩的拉力F₁為500N，求出滑輪的重力，根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)），求得當(dāng)所提重物是600N，要把重物提升5m時(shí)的拉力，利用W=Fs可求得拉力做功．

解答 解：（1）要求施力方向向下，從繩子末端開(kāi)始，依次繞過(guò)定滑輪、動(dòng)滑輪，這樣反復(fù)完成，繞法如圖所示；
（2）由圖可知，n=2，則s=2h=2×5m=10m，
有用功：W_有=Gh=800N×5m=4000J，
總功：W_總=Fs=500N×10m=5000J，
機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{4000J}{5000J}$×100%=80%；
拉力的功率：$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{5000J}{20s}$=250W；
（3）F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)），
即500N=$\frac{1}{2}$（800N+G_動(dòng)）
解得G_動(dòng)=200N，
如果所提重物是600N，所用拉力F′=$\frac{1}{2}$（G′+G_動(dòng)）=$\frac{1}{2}$×（600N+200N）=400N，
總功：${W}_{總}(cāng)^{′}$=F₂s=400N×10m=4000J．
答：（1）見(jiàn)解答圖；
（2）滑輪組的機(jī)械效率以及拉力的功率分別為80%和250W；
（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，拉力做的功4000J．

點(diǎn)評(píng) 本意綜合考查了滑輪組的繞法、有用功、總功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算，本題關(guān)鍵是確定滑輪組承擔(dān)物重繩子股數(shù)n的確定（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)）．