Question

如圖所示為一種手搖升降晾衣架示意圖，它由4個定滑輪和2個動滑輪組成，繩子的尾端繞在一個固定在墻壁的旋輪上，搖動旋輪的搖柄可以使晾衣架升降，假設(shè)在升降過程中衣架橫梁始終保持水平。第一次晾曬衣物時，將重150N的衣物（含橫梁及晾衣架）以0.12m/s的速度勻速提起1.2m，在此過程中旋輪牽引繩子的拉力F1所做的功是200J。第二次晾曬衣物時，旋輪牽引繩子的拉力大小為40N，使衣物勻速上升1 m，在提升衣物（含橫梁及晾衣架）過程中滑輪組的機械效率比第一次降低了1%。旋輪的摩擦及細繩的質(zhì)量均忽略不計，動滑輪的總重為2 N，取g= 10N/kg。求：

（1）拉力F1做功的功率；

（2）第一次利用該晾衣架提升衣物過程中，滑輪組的機械效率；

（3）第二次利用該晾衣架提升衣物過程中，需克服摩擦力做多少功。

Answer 1

（1）第一次提升衣物升所用的時間  =10s ………………1分

拉力F1做功的功率  P1==20W……………………………………………1分

（2）第一次利用晾衣架提升衣物的機械效率

η1==90%…………………………………… 2分

（3）第二次利用晾衣架提升衣物的機械效率  η2=η1-1%=89%

總功  W總′=F2s′=40N×4×1m=160J……………………………………………… 1分                               

有用功  W有′=η2 W總′=142.4J

克服動滑輪總重做功  W動=G動h′=2N×1m=2J

需克服摩擦力做功  Wf=W總′- W有′- W動= 160J-142.4J-2J=15.6J ………………1分

說明：其他解法正確均得分。