Question

（9分）工人用如图所示的滑轮组提升重物，在l0s内将240N的物体匀速提升2m．已知工人的拉力为l 00N（不计绳重与摩擦阻力），求：

(1) 对重物做的有用功；
(2) 工人做功的功率；
(3) 滑轮组的机械效率；
(4) 如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为多大？

Answer 1

(1)480J           (2) 60W              (3)80%            (4)120N

本题考查的知识点是滑轮组的机械效率；有用功好呢额外功；功率的计算。
由滑轮组结构看出，承担物重的绳子股数n=3，s=3h．
（1）知道物体重和上升的高度，利用W_有用=Gh求出有用功，
（2）利用s=3h求绳的自由端移动的距离，再利用W_总=Fs求拉力做功；又知道做功时间，利用功率公式求拉力做功的功率；
（3）求出了有用功和总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率；
（4）由于不计绳重与摩擦阻力，利用F=（G_物+G_动）求动滑轮重；再利用F′=（G_物′+G_动）求匀速提升300N的重物时的拉力．
解：（1）W_有用=Gh=240N×2m=480J；
（2）由题知，n=3，s=3h=3×2m=6m，
W_总=Fs=100N×6m=600J，
P===60W，
（3）η===80%；
（4）∵不计绳重与摩擦阻力，
∴F=（G_物+G_动），
即：100N=（240N+G_动），
∴G_动=60N，
匀速提升300N的重物时：
F′=（G_物′+G_动）=（300N+60N）=120N．
答：（1）对重物做的有用功为480J；
（2）工人做功的功率为60W；
（3）滑轮组的机械效率80%；
（4）如果用此滑轮组匀速提升300N的重物，拉力应为120N．
要解决本题需知道使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法，本题的关键：一是由图得出n的值，利用好s=nh；二是利用好“不计绳重与摩擦阻力，拉力和物重的关系F=（G_物+G_动）”．