解题思路:(1)由图可知绳子的有效股数为3,根据v绳=nv物求出绳子自由端移动的距离,根据P=Fv求出拉力F做功的功率;
(2)根据W=Gh求出有用功,根据W=Fs求出总功率,利用s=nh和η=
W
有
W
总
求出此时滑轮组的机械效率;
(3)先根据F=[1/n](G物+G动)求出动滑轮的重力,人的重力决定了绳端的最大拉力,再根据F=[1/n](G物+G动)求出提升的最大物重,最后利用效率公式求出最大机械效率.
(1)绳子自由端移动的速度:
v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s,
拉力F做功的功率:
P=Fv=400N×0.6m/s=240W.
(2)此时滑轮组的机械效率:
η=
W有
W总=[Gh/Fs]=[Gh/Fnh]=[G/Fn]=[960N/400N×3]=80%.
(3)动滑轮的重力:
G动=nF-G物=3×400N-960N=240N,
因为人站在地面施加的最大拉力不可能大于自身重力,
所以最大拉力为F′=500N,
提升的最大物重:
G′=3F-G动=3×500N-240N=1260N,
此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率:
η′=
G′
F′n=[1260N/500N×3]=84%.
答:(1)拉力F做功的功率为240W;
(2)此时滑轮组的机械效率为80%;
(3)小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为84%.
点评:
本题考点: 功率的计算;滑轮(组)的机械效率.
考点点评: 本题关键:一是利用好使用滑轮组时,不计绳重和轴摩擦,F=[1/n](G物+G动);二是利用好功率推导公式P=Fv;三是利用好η=W有W总=[Gh/Fs]=[Gh/Fnh]=[G/Fn].