小明用如图所示的滑轮组将一个重为120N的物体匀速提升2m,所用的拉力为50N.(不计绳重和摩擦)(1)求拉力所做的功;(2)求滑轮组的机械效率;(3)若仍用该滑轮组提升一个重为170N的物体,此时滑轮组的机械效率为多少?
问题描述:
小明用如图所示的滑轮组将一个重为120N的物体匀速提升2m,所用的拉力为50N.(不计绳重和摩擦)
(1)求拉力所做的功;
(2)求滑轮组的机械效率;
(3)若仍用该滑轮组提升一个重为170N的物体,此时滑轮组的机械效率为多少?
答
知识点:本题考查总功、有用功、机械效率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是知道动滑轮上绳子的段数,难点是机械效率变形公式的推导.
(1)拉力所做的功W总=FS=3Fh=3×50N×2m=300J.
答:拉力所做的功为300J.
(2)克服物体重力做的功W有用=Gh=120N×2m=240J,
滑轮组的机械效率η=
=W有用 W总
×100%=80%.240J 300J
答:滑轮组的机械效率为80%.
(3)做的额外功W额=W总-W有用=300J-240J=60J,
动滑轮重力G动=
=W额 h
=30N,60J 2m
当该滑轮组提升一个重为170N的物体时,滑轮组的机械效率为η1=
=G1
G1+G动
×100%=85%.170N 170N+30N
答:此时滑轮组的机械效率为85%.
答案解析:(1)已知拉力的大小和动滑轮上绳子的段数以及物体升高的高度,根据公式W=Gh可求拉力做的总功.
(2)已知物体的重力和物体升高的高度,根据公式W=Gh可求克服物体重力做的有用功,有用功和总功的比值就是滑轮组的机械效率.
(3)滑轮组不变,说明所做的额外功不变,额外功就是克服动滑轮重力做的功,根据公式W=Gh可求动滑轮的重力,根据机械效率推导公式η=
=W有用 W总
=Gh (G动+G)h
可求当物体重力变化时滑轮组的机械效率.G G+G动
考试点:功的计算;滑轮与功的综合题;有用功和额外功;滑轮(组)的机械效率.
知识点:本题考查总功、有用功、机械效率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,重点是知道动滑轮上绳子的段数,难点是机械效率变形公式的推导.