Question

小强利用如图所示的滑轮组去拉物体，使重为2000N的物体A沿水平方向匀速移动了6m，若A所受地面的摩擦力f=600N，小强所用拉力F=250N，该装置的机械效率是多少？若物体A重为3000N，仍使用该滑轮组去拉，其机械效率将如何变化（要求说明其道理）？

Answer 1

【答案】分析：当滑轮组水平使用时，克服的就不是物体的重力，而是物体受到的摩擦力，故此时克服摩擦力拉动物体所做的功为有用功，可利用公式W_有用=fS_物计算，而人的拉力所做的功为总功，可利用公式W_总=FS_拉计算，再利用公式η=计算机械效率．
首先判断物体A受到的摩擦力的变化，再利用公式η==判断机械效率的变化．
解答：解：从图中可知，有三段绳子在拉重物，故绳端拉力移动距离为物体移动距离的三倍，即S_拉=3S_物=3×6m=18m，
而f=600N，F=250N，
∴有用功为：W_有用=fS_物=600N×6m=3600J，
总功为：W_总=FS_拉=250N×18m=4500J，
机械效率为：η===80%．
因为物体的重力增大，对地面的压力增大，物体A受到的摩擦力增大，滑轮组克服物体A受到的摩擦力所做的有用功增大，同一滑轮组的额外功基本不变，所以有用功占总功的比值增大，即机械效率变大．
点评：本题有两处关键的地方，一是滑轮组水平使用克服的是摩擦力，故题目已知的物体重力是个干扰条件；二是题目没有告诉绳端或是物体移动的距离，故要对机械效率的公式进行推导．