Question

随着人们生活水平的提高，不少居民小区都配备了健身房．小明每个周末回家都会到健身房锻炼，如图所示是小明最喜爱的用于锻炼臂力的健身拉力器结构示意图．如果小明每次向下拉动拉杆时，拉力为F=250N，在0.4s内使质量为m=20kg的配重块匀速升高到h=40cm后放手让其自由落下．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：
（1）小明拉动拉力器的功率P；
（2）小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功；
（3）在小明锻炼过程中拉力器的机械效率η．

Answer 1

解：（1）根据题意有：
W_总=Fh=250N×40×10^-2m=100J
P===250W；
（2）W_有用=Gh=mgh=20kg×10N/kg×40×10^-2m=80J
W_额=W_总-W_有用=100J-80J=20J；
（3）根据题意有：
η=×100%=×100%=80%．
答：（1）小明拉动拉力器的功率250W；
（2）小明拉动拉力器过程中克服摩擦所做的功是20J；
（3）在小明锻炼过程中拉力器的机械效率是80%．
分析：（1）首先根据公式W=Fs计算出拉力做的功，根据公式P=计算出功率；
（2）根据总功、有用功、额外功的关系，W_额=W_总-W_有用．其中W_有用=Gh；
（3）根据η=×100%计算出机械效率．
点评：此题通过对拉力器做功考查了有关功、功率、机械效率的计算，同时考查了有用功、额外功和总功的关系，考查得很全面，是基础性题目．