Question

13．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为105N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．
（1）在5秒内物体上升的高度是1m；物体上升的速度是0.2m/s．
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是总功．
（3）拉力F的功率是30W．
（4）计算滑轮组提升该重物时的机械效率．

Answer 1

分析 （1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出物体上升的高度，利用速度公式求出物体上升的速度；
（2）根据横纵坐标表示的单位和数值以及其数值变化关系确定该物理量，并计算其大小；
（3）根据W=Fs计算出功，由P=$\frac{W}{t}$得出功率；
（4）根据机械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=3，
由s=nh可得，物体上升的高度：
h=$\frac{s}{n}$=$\frac{3m}{3}$=1m，
则物体上升的速度：
v=$\frac{h}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s；
（2）纵坐标表示拉力的大小，横坐标为绳端移动的距离，所以二者乘积Fs为总功；
（3）根据图可知，拉力所做的总功W=Fs=50N×3m=150J；
所以功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{150J}{5s}$=30W；
（4）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{105N×1m}{150J}$×100%=70%．
故答案为：（1）1；0.2；（2）总功；（3）30；（4）机械效率为70%．

点评 本题考查了速度、功、机械效率和功率的计算，能够正确识图和辨别滑轮组承担总重的绳子的段数是解题的关键．