Question

12．如圖所示是小明同學用滑輪從井中打水，用250N的拉力在20s內(nèi)使水上升了4m，已知空桶的重力為25N，水和桶的總重力為225N，則拉力所做功為1000J，該裝置打水的總效率為80%，拉力的功率為50W．

Answer 1

分析 （1）由圖可知，該滑輪為定滑輪，則繩端移動的距離和物體上升高度相等，又已知拉力，利用W=Fs計算拉力所做的功，即總功；
（2）已知空桶的重力、水和桶的總重力，則它們之差為桶中水的重；該裝置打水時，克服水的重力所做的功為有用功，利用W_有=G_水h計算有用功；
求出了有用功和總功，再利用機械效率公式求該裝置打水的總效率；
（3）求出了拉力做的功，然后利用P=$\frac{{W}_{總}}{t}$求出拉力做功的功率．

解答 解：（1）由圖可知，該滑輪為定滑輪，
則繩端移動的距離：s=h=4m，
拉力所做功：W_總=Fs=250N×4m=1000J，
（2）根據(jù)題意可知，桶中水的重：G_水=G_總-G_桶=225N-25N=200N，
該裝置打水時所做的有用功：W_有=G_水h=200N×4m=800J，
該裝置打水的總效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{800J}{1000J}$×100%=80%．
（3）拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1000J}{20s}$=50W．
故答案為：1000；80%；50．

點評 本題考查了總功、有用功、機械效率和功率的計算，關鍵是明白定滑輪工作的特點．需要注意：在打水過程中，由于繩重和摩擦是實際存在的，所以拉力大于水和桶的總重力．