如图所示,工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼,沙子的质量为50kg,装沙子的桶的质量为8kg,动滑轮的质量为2kg,工人匀速拉绳子的力为300N,(忽略摩擦和绳重,g取10N/kg)求:(1)工人做的总功;(2)工人做额外功;(3)滑轮组的机械效率.

问题描述:

如图所示,工人利用滑轮组将沙子从地面提升到距地面6m高的三楼,沙子的质量为50kg,装沙子的桶的质量为8kg,动滑轮的质量为2kg,工人匀速拉绳子的力为300N,(忽略摩擦和绳重,g取10N/kg)求:

(1)工人做的总功;
(2)工人做额外功;
(3)滑轮组的机械效率.


(1)由图知,n=2,拉力端移动的距离s=nh=2×6m=12m,
拉力做功:
W=Fs=300N×12m=3600J;
(2)∵忽略摩擦和绳重,所以克服动滑轮重和桶重做的是额外功,
∴工人做的额外功:
W=(G+G)h=(m+m)gh=(8kg+2kg)×10N/kg×6m=600J.
(3)工人做的有用功:
W有用=W-W=3600J-600J=3000J,
滑轮组的机械效率:
η=

W
W
×100%=
3000J
3600J
×100%≈83.3%;
答:(1)工人做的总功为3000J;
(2)工人做额外功600J;
(3)滑轮组的机械效率为83.3%.
答案解析:(1)由图知,承担物重的绳子股数n=2,拉力端移动的距离s=2h,利用公式W=Fs求拉力做功;
(2)由于忽略摩擦和绳重,提升动滑轮和桶做的功为额外功,利用W=Gh求工人做的额外功;
(3)根据公式W有用=W-W求出工人做的有用功,根据公式η=
W
W
×100%求出滑轮组的机械效率;
考试点:机械效率的计算;有用功和额外功.
知识点:本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功和机械效率的计算,知道忽略摩擦和绳重,提升动滑轮和桶做的功为额外功是本题的关键.