Question

一个工人用如图所示的滑轮组匀速提升重为2000N的货物，绳端所用拉力为600N，绳子自由端被拉下4m．求：（取g=10N/kg）
（1）工人做的总功是多少？有用功是多少？
（2）滑轮组的机械效率多大？
（3）如果工人拉绳的速度是0.4m/s，则工人做功的总功率是多大？

Answer 1

解：（1）工人所做的总功：W_总=FS=600N×4m=2400J，
重物上升的高度：h===1m，
工人所做的有用功：W_有=Gh=2000N×1m=2000J．
（2）滑轮组的机械效率：
η==≈83.3%．
（3）工人做功的总功率：
P_总=FV=600N×0.4m/s=240W．
答：（1）工人做的总功是2400J，工人所做的有用功为2000J．
（2）滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）工人做功的总功率为240W．
分析：由图可知，承担物重的绳子股数n=4，重物被提升h，则拉力端移动的距离s=4h，
（1）已知绳子自由端移动的距离和拉力的大小，根据公式W=FS求工人所做的总功；
利用s=4h求重物上升的高度，还知道物体的重力，根据公式W=Gh可求工人所做的有用功；
（2）有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率．
（3）已知人拉绳的速度和拉力的大小，根据公式P=FV求工人做功的总功率．
点评：本题考查了有用功、总功、机械效率和总功率的计算，区分有用功、额外功和总功（从我们做功的目的出发，对我们有用的为有用功，对我们无用但又不得不做的功为额外功，拉力对机械做的功为总功）是本题的关键．