Question

19．一個(gè)工人用如圖所示的滑輪組勻速提升20kg的貨物，所用拉力為60N，繩子自由端在10s內(nèi)被拉下400cm．（g=10N/kg）
求：
（1）貨物所受的重力是多少N？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）此滑輪組的機(jī)械效率多大？（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）
（4）若不計(jì)繩重和摩擦，則每個(gè)動(dòng)滑輪重多少？

Answer 1

分析 （1）知道貨物質(zhì)量，利用G=mg求貨物受到的重力；
（2）利用v=$\frac{s}{t}$求拉力移動(dòng)速度，知道拉力，利用P=Fv求拉力的功率；
（3）由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的股數(shù)n=4，拉力端移動(dòng)距離s=4h，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F4h}$=$\frac{G}{4F}$求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{4}$（G+G_輪），據(jù)此求動(dòng)滑輪總重力，進(jìn)而求出每個(gè)動(dòng)滑輪重力．

解答 解：
（1）貨物受到的重力：
G=mg=20kg×10N/kg=200N；
（2）拉力移動(dòng)速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{400cm}{10s}$=40cm/s=0.4m/s，
拉力的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=60N×0.4m/s=24W；
（3）由圖知．n=4，拉力端移動(dòng)距離s=4h，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F4h}$=$\frac{G}{4F}$=$\frac{200N}{4×60N}$×100%≈83.3%；
（4）不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{4}$（G+G_輪）
動(dòng)滑輪總重力：
G_輪=4F-G=4×60N-200N=40N，
共兩個(gè)動(dòng)滑輪，每個(gè)動(dòng)滑輪重為20N．
答：
（1）貨物所受的重力是200N；
（2）拉力F的功率為24W；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；
（4）每個(gè)動(dòng)滑輪重為20N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、有用功、總功、機(jī)械效率和總功率的計(jì)算，區(qū)分有用功、額外功和總功（從我們做功的目的出發(fā)，對(duì)我們有用的為有用功，對(duì)我們無用但又不得不做的功為額外功，拉力對(duì)機(jī)械做的功為總功）是本題的關(guān)鍵．