Question

工地上，用甲图的滑轮组竖直吊运建筑用料．已知每个滑轮重100N，若摩擦力、绳重均忽略不计．站在地面上的工人耗时40s，用500N的拉力把总重为900N的建筑用料匀速吊运到高为6m的楼面．
（1）人所做的有用功和滑轮组的机械效率分别是多少？
（2）人拉力做功的功率是多大？
（3）小陈发现在城中村盖房子时多采用图乙所示机械来匀速吊运建筑物料．与甲图机械相比他认为图乙装置的机械效率更高．他的看法是否正确？为什么？

Answer 1

解：（1）有用功W_有用=Gh=900N×6m=5400J；
额外功W_额外=G_动h=100N×6m=600J；
总功W_总=W_有用+W_额外=5400J+600J=6000J；
机械效率η=×100%=×100%=90%；
（2）拉力的功率P===150W；
（3）乙图提高机械效率的观点正确．
相对图甲，乙机械要达到相同的目的（或：做相同的有用功），使用图乙的定滑轮要少做额外功，效率比图甲高．
答：（1）人所做的有用功为5400J；滑轮组的机械效率为90%；
（2）人拉力做功的功率是90%；
（3）乙图提高机械效率的观点正确．
相对图甲，乙机械要达到相同的目的（或：做相同的有用功），使用图乙的定滑轮要少做额外功，效率比图甲高．
分析：（1）已知物体的重力和提升的高度，根据公式W_有用=Gh可求有用功的大小；已知动滑轮的重力和提升的高度，
根据公式W_额外=G_动h可求额外功的大小；有用功与额外功之和等于总功；根据公式η=×100%可求机械效率的大小；
（2）已知人做的总功和工作时间，根据公式P=可求拉力的功率；
（3）使用滑轮组需要克服动滑轮重力做功，使用定滑轮可以减小额外功，但不能省力．
点评：本题考查有用功、额外功、总功、机械效率、功率等的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要会分析滑轮组上绳子的段数．