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?

(1)拉力所做的功W=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
=
240J
300J
×100%=80%.
答:滑轮组的机械效率为80%.
(3)做的额外功W=W-W有用=300J-240J=60J,
动滑轮重力G=
W
h
=
60J
2m
=30N,
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
=
170N
170N+30N
×100%=85%.
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
=
Gh
(G+G)h
=
G
G+G
可求当物体重力变化时滑轮组的机械效率.
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.