Question

4．一名工人用如圖所示的滑輪組提起重450N的重物，重物在5s內(nèi)勻速上升了1m，動(dòng)滑輪重50N，不計(jì)繩重及摩擦．求：
（1）此過程中的有用功和額外功：
（2）滑輪組的機(jī)械效率；
（3）工人所用拉力的大小和拉力的功率．

Answer 1

分析 （1）知道物體重力和升高的高度，利用W=Gh求有用功，不計(jì)繩重及摩擦，額外功W_額外=G_動(dòng)h；
（2）總功W_總=W_有用+W_有用，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求滑輪組的機(jī)械效率；
（3）繩子自由端移動(dòng)的距離s=3h，知道總功，利用W_總=Fs求拉力；知道時(shí)間，再利用P=$\frac{{W}_{總}}{t}$求功率．

解答 解：
（1）有用功：W_有用=Gh=450N×1m=450J，
不計(jì)繩重及摩擦，額外功：W_額外=G_動(dòng)h=50N×1m=50J；
（2）總功：W_總=W_有用+W_有用=450J+50J=500J，
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{450J}{500J}$×100%=90%；
（3）繩子自由端移動(dòng)的距離s=3h=3m，
由W_總=Fs得拉力：
F=$\frac{{W}_{總}}{s}$=$\frac{500J}{3m}$≈166.7N，
功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{500J}{5s}$=100W．
答：（1）此過程中的有用功和額外功分別為450J、50J；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為90%；
（3）工人所用拉力的大小和拉力的功率分別為166.7N、100W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組有用功、額外功、總功、機(jī)械效率、功率的計(jì)算，屬于基礎(chǔ)性題目．