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7.建筑工地用如图所示的简易滑轮组提升砖块,某工人将重500N的砖块一次性匀速提升到离地面4m高的砌墙处,所用拉力为200N,时间为20s,不计绳重及摩擦.这次提升砖块过程中:
(1)工人做的有用功;
(2)工人做功的功率;
(3)滑轮组的机械效率;
(4)动滑轮的重力;
(5)使用该滑轮组匀速提升重800N的砖块时所用的拉力.

分析 (1)知道砖块的重力和提升的高度,根据公式W=Gh求工人做的有用功;
(2)由图可知n=3,根据s=nh计算绳端移动的距离;再根据W=Fs计算工人做的总功,利用功率公式P=$\frac{{W}_{总}}{t}$求出工人做功的功率;
(3)根据(1)和(2)所求的数据,再利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可求出滑轮组的机械效率;
(4)提升重500N的砖块时,不计绳重及摩擦,利用滑轮组的省力公式F=$\frac{1}{n}$(G+G)求出动滑轮的重;
(5)不计绳重及摩擦,仍然利用滑轮组的省力公式计算匀速提升重800N的砖块时所用的拉力.

解答 解:
(1)工人做的有用功:W有用=Gh=500N×4m=2000J;
(2)由图可知,动滑轮上绳子的段数n=3,
则绳子自由端移动的距离:s=3h=3×4m=12m,
工人做的总功:W=Fs=200N×12m=2400J,
工人做功的功率:P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{2400J}{20s}$=120W.
(3)滑轮组的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{2000J}{2400J}$×100%≈83.3%;
(4)提升重500N的砖块时,不计绳重及摩擦,绳端的拉力F=$\frac{1}{3}$(G+G),
所以,动滑轮的重:G=3F-G=3×200N-500N=100N;
(5)不计绳重及摩擦,匀速提升重800N的砖块时所用的拉力:
F′=$\frac{1}{3}$(G′+G)=$\frac{1}{3}$(800N+100N)=300N.
答:(1)工人做的有用功为2000J.
(2)工人做功的功率为120W;
(3)滑轮组的机械效率83.3%;
(4)动滑轮的重力为100N;
(5)使用该滑轮组匀速提升重800N的砖块时所用的拉力为300N.

点评 本题主要考查了功、功率的计算,滑轮组绳子拉力的计算,滑轮组的机械效率等知识点,综合性强,灵活运用公式是解题的关键.

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