Question

13．如图所示，体积为2dm³，重60N的重物浸没在水中，现用滑轮组将其从水下20m处匀速提出水面，若所用拉力为12N．（不计水的摩擦阻力，g取10N/kg）求：
（1）有用功？
（2）动力做的总功？
（3）滑轮组的机械效率？
（4）动滑轮总重？

Answer 1

分析 （1）根据W_有用=（G-F_浮）h计算有用功；
（2）分析出滑轮组承担物重绳子段数，根据W_总=Fs=Fnh计算出总功；
（3）根据机械效率的概念η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$计算出机械效率；
（4）根据滑轮组的省力特点得出动滑轮的重力．

解答 解：（1）物体所受浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N
有用功W_有用=（G-F_浮）h=（60N-20N）×20m=800J
（2）由图知，滑轮组由4段绳子承担物重，所以s=4h=4×20m=80m
则W_总=Fs=12N×80m=960J；
（3）η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{800J}{960J}$×100%≈83.3%
（4）由题意知，F=$\frac{1}{4}$（G-F_浮+G_动），则：G_动=4F+F_浮-G=4×12N+20N-60N=8N．
答：（1）有用功为20N；
（2）动力做的总功为800J；
（3）滑轮组的机械效率为83.3%；
（4）动滑轮总重为8N．

点评 本题主要考查了滑轮组机械效率的有关计算，解决问题的关键是能够理解有用功的含义．