Question

建筑工地上，工人用如图所示的装置将重为200N 的建材从地面匀速送到6m高处，所用拉力为110N，时间为20s．（不计绳重及摩擦）求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做的总功；
（3）此过程中该装置的机械效率；
（4）工人做功的功率．
（5）若物重增加为300N时，则拉力为多大？

Answer 1

已知：G=200N，高度h=6m，拉力F=110N，时间t=20s，n=2
求：（1）有用功W_有用=？；（2）总功W_总=？；（3）机械效率η=？；（4）功率P=？；（5）拉力F′=？
解：（1）工人做的有用功：
W_有用=Gh=200N×6m=1200J；
（2）拉力移动距离s=2h=2×6m=12m，
工人做的总功：
W_总=Fs=110N×12m=1320J；
（3）该装置的机械效率：
η=×100%=×100%≈92.3%；
（4）工人做功的功率：
P===66W；
（5）∵绳子的拉力F=（G+G_动），
∴G_动=2F-G=2×110N-200N=20N，
绳子拉力：
F′=（G′+G_动）=×（300N+20N）=160N；
答：（1）工人做的有用功是1200J；
（2）工人做的总功为1320J；
（3）此过程中该装置的机械效率92.3%
（4）工人做功的功率66W；
（5）若物重增加为300N时，拉力为160N．
分析：由图示可知，滑轮组绳子的有效股数n=2；
（1）由功的公式W=Gh可以求出有用功；
（2）根据s=2h求出拉力移动距离，根据W=Fs求出拉力做的总功；
（3）由效率公式求出滑轮组的效率；
（4）已知功与做功时间，由功率公式可以求出功率．
（5）根据滑轮组拉力公式F=（G+G_动）的变形公式求出动滑轮的重力，然后再由公式求出拉力大小．
点评：本题考查了对有用功、总功、功率、机械效率的计算的理解和掌握，关键是公式F=（G+G_动）的灵活运用．