Question

3．滑轮组即能省力又能改变力的方向．如图所示，建筑工人用自制的滑轮组把600N的重物缓慢提升2m，绳自由端的拉力F=250N．（不计绳重及摩擦，g取10N/kg）
（1）拉力F所做的功是多少焦？
（2）动滑轮的重为多少牛？
（3）该滑轮组的机械效率为多少？

Answer 1

分析 （1）已知拉力和动滑轮上绳子的段数，根据公式W=Fs可求拉力做的功；
（2）拉力等于物重与动滑轮重的和的$\frac{1}{3}$．
（3）提升重物做的功为有用功，有用功与总功的比值等于机械效率，

解答 解：（1）由图可知，n=3，则绳子自由端移动的距离s=3h=3×2m=6m，
拉力做的功：
W_总=Fs=250N×3×2m=1500J；
（2）根据F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_动）可得动滑轮重：
G_动=3F-G=3×250N-600N=150N．
（3）有用功：
W_有用=Gh=600N×2m=1200J，
机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%．
答：（1）拉力F所做的功是1500J；
（2）动滑轮的重为150N；
（3）该滑轮组的机械效率为80%．

点评 本题考查有用功、总功和机械效率的计算，关键是公式及其变形的应用，难点是动滑轮上绳子的段数，这也是重点．