Question

一个工人用如图所示的滑轮组提升1500N的货物，所用拉力为600N，绳子自由端4s内被拉动4m，不考虑绳重和摩擦，求
（1）总功率
（2）机械效率
（3）若用此滑轮组提升3000N的货物，所需拉力为多少？
（4）你认为此滑轮组的机械效率与哪些因素有关？

Answer 1

解：由图可知，n=3，s=3h=4m，h=m；
（1）当提升G=1500N的重物时，
W_有用=Gh=1500N×m=2000J，
W_总=Fs=600N×4m=2400J，
拉力做功功率：
P_总===600W；
（2）滑轮组的机械效率：
η===83.3%；
（3）不考虑绳重和摩擦，当提升G=1500N的重物时，
∵F=（G_物+G_轮）即：600N=（1500N+G_轮），
∴动滑轮重：G_轮=300N，
当提升G=3000N的重物时，
F′=（+G_轮）=（3000N+300N）=1100N；
（4）滑轮组的机械效率与提升的物重有关；与动滑轮的重有关；与绳重有关；与摩擦的大小有关等．
答：（1）总功率为600W；
（2）机械效率为83.3%；
（3）若用此滑轮组提升3000N的货物，所需拉力为1100N；
（4）滑轮组的机械效率与提升的物重有关；与动滑轮的重有关；与绳重有关；与摩擦的大小有关等．
分析：由图可知，承担物重的绳子股数n=3，重物被提升h，则拉力端移动的距离s=4h；
（1）知道拉力大小，拉力端移动的距离，利用W=Fs求总功；又知道所用时间，利用功率公式求总功率；知道物重G，求出升高的高度h，利用W=Gh求出有用功；
（2）根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率．
（3）不考虑绳重和摩擦，当提升1500N重物时，利用F=（G_物+G_轮）求出动滑轮重；再利用F=（G_物+G_轮）求出提升3000N重物时的拉力．
（4）滑轮组的机械效率与提升的物重有关，还与产生额外功的各因素有关系．
点评：本题考查了使用滑轮组拉力的计算，有用功、总功、功率、机械效率的计算，利用好不计绳重和摩擦时拉力和物重的关系[F=（G_物+G_轮）]是本题的关键．