Question

1．給住戶裝修房屋時，一工人站在地上用如圖所示的滑輪組向四樓運(yùn)送裝修材料，工人用600N的力拉繩子，10秒鐘繩子自由移動了1.5m，物體上升了0.5m，已知每個滑輪重30N，不計(jì)繩重和摩擦，取g=10N/kg．
（1）畫出油輪組的繞繩情況．
（2）人的拉力做功的功率是多少？
（3）被吊起重物的質(zhì)量是多少？
（4）滑輪組的機(jī)械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知繩子拉下的距離和物體上升的高度，可以得到作用在動滑輪上的繩子段數(shù)；
（2）先根據(jù)W_總=Fs求出拉力做功，已知做功所用的時間，最后利用公式P=$\frac{W}{t}$求出做功的功率；
（3）根據(jù)F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動）可求得被吊起重物的重力，然后再利用G=mg可求得被吊起重物的質(zhì)量；
（4）根據(jù)（3）求得物體的重力，利用W=Gh可求得有用功，再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%可求得滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）作用在動滑輪上繩子段數(shù)是n=$\frac{s}{h}$=$\frac{1.5m}{0.5m}$=3，所以繩子的固定端應(yīng)從動滑輪上開始纏繞，如下圖：

（2）W_總=Fs=600N×1.5m=900J，
人的拉力做功的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{900J}{10s}$=90W，
（3）由F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動）可得，
600N=$\frac{1}{3}$（G_物+30N），解得G_物=1770N，
則被吊起重物的質(zhì)量m=$\frac{{G}_{物}}{g}$=$\frac{1770N}{10N/kg}$=177kg；
（4）W_有用=G_物h=1770N×0.5m=885J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{885J}{900J}$×100%≈98.3%．
答：（1）如圖所示；
（2）人的拉力做功的功率是90W；
（3）被吊起重物的質(zhì)量是177kg；
（4）滑輪組的機(jī)械效率是98.3%．

點(diǎn)評 此題屬于力學(xué)綜合題，考查了滑輪組的繞繩方法、功的計(jì)算、功率的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算以及重力與壓力的關(guān)系，考查的知識點(diǎn)較多，并且非常重要，需要熟練掌握相應(yīng)的公式或規(guī)律，根據(jù)需要靈活進(jìn)行公式變形．