解题思路:由滑轮组装置可知承担物重的绳子股数n=2,重物被提升h,则拉力端移动的距离s=2h,
(1)求出10块砖重G砖和升高的高度h求出有用功;
知道滑轮组的机械效率,根据机械效率的公式求出总功;
而总功等于有用功与额外功之和,可以求出额外功;
不计滑轮的摩擦和绳重,使用滑轮组做的额外功就是提升动滑轮做的功W额=(G轮+G板)h,可以求出动滑轮重;
(2)当人站在地面上用此装置提升这些砖的过程中,使用最大拉力不能超过人自重(否则人会被提起),
假设F′=G人,根据F=[1/2](G轮+G板+G砖)求出最大砖重G砖′,求出有用功W有′=G砖′h,总功W总′=F′s,再利用机械效率的公式求此时的机械效率.
由图知,n=2,若砖被提升h,则拉力端移动的距离s=2h,
(1)当工人匀速提升10块砖时,
W有用=G砖×h=100N×10×h=1000N×h,
∵η=
W有用
W总,
∴W总=
W有用
η=[1000N×h/80%],
∵W总=W有用+W额,
∴W额=W总-W有用=[1000N×h/80%]-1000N×h=250N×h;-----①
∵不计滑轮的摩擦和绳重,
∴使用滑轮组做的额外功:
W额=(G轮+G板)h=(G轮+200N)h,-------②
由①②得:
(G轮+200N)h=250N×h
解得:G轮=50N;
(2)由题知,人使用的最大拉力:
F大=G人=mg=70kg×10N/kg=700N,
∵F大=[1/2](G轮+G板+G砖)=[1/2](50N+200N+G砖)=700N,
能提升的最大砖重:
G砖=1150N,
∵每块砖重100N,
∴最多能提升砖的数量为11块,
∴能提升的最大砖重:
G砖′=1100N,
此时拉力F′=[1/2](G轮+G板+G砖′)=[1/2](50N+200N+1100N)=675N,
W有用′=G砖′×h=1100N×h,
W总′=F′s=675N×2h,
η′=
W′有用
W′总=[1100N×h/675N×2h]=81.5%.
故答案为:81.5%.
点评:
本题考点: 滑轮(组)的机械效率;功的计算;有用功和额外功.
考点点评: 本题考查了使用滑轮组时有用功、总功、机械效率的计算方法,
不计滑轮的摩擦和绳重,用好“使用滑轮组做的额外功W额=(G轮+G板)h,拉力F=[1/2](G轮+G板+G砖)”是本题的关键.