Question

如圖，將重為400N的物體勻速提升2m，所用拉力為250N（不計摩擦和繩重）．
求：
①有用功W_有．
②總功W_總．
③機械效率η．
④若用此裝置勻速提起700N的重物，需要多大的拉力？

Answer 1

解：（1）拉力做的有用功：
W_有用=Gh=400N×2m=800J；
（2）拉力移動的距離s=2h=2×2m=4m，
拉力做的總功：
W_總=Fs=250N×4m=1000J；
（3）滑輪組的機械效率：
η=×100%=×100%=80%；
（4）因為不計摩擦和繩重，根據以上的計算求出克服動滑輪重做的額外功W_額=W_總-W_有用=1000J-800J=200J，
∵W_額=G_動h
∴動滑輪重G_動===100N，
此時的拉力F_拉=（G_物+G_動）=×（700N+100N）=400N．
答：（1）有用功為800J；
（2）總功為1000J；
（3）滑輪組的機械效率為80%；
（4）若用此裝置勻速提起700N的重物，需要的拉力為400N．
分析：（1）知道物體的重力和提升的高度，根據公式W=Gh求出拉力的有用功；
（2）此滑輪組有兩股繩子n=2，所以拉力移動的距離s=2h，所以拉力做的總功W=Fs；
（3）根據公式η=求出滑輪組的機械效率；
（4）因為不計摩擦和繩重，根據以上的計算求出克服動滑輪重做的額外功W_額=W_總-W_有用，再根據W_額=G_動h求出動滑輪重；再根據F_拉=（G_物+G_動）求出此時的拉力．
點評：此題主要考查的是學生對有用功、總功、額外功和機械效率計算公式的理解和掌握，以及對滑輪組特點的認識和理解．難度不大，常見題目．