解题思路:(1)首先判断滑轮组的绳子段数为5,计算出人的重力和两次提升物体的重力,根据滑轮组特点计算出人拉绳子的拉力也就是绳子拉人的力,然后根据受力分析列出地面对人两次的支持力的表达式,把已知的值代入表达式计算出货箱和动滑轮的总质量;
(2)根据物体上升速度计算出拉力移动速度,根据第一问求的拉力,利用公式P=Fv计算拉力功率;
(3)利用第一问所求的动滑轮重力和第二次放入货箱的货物的重力,根据公式η=
G
物
G
物
+
G
动
来计算机械效率.
(1)动滑轮和货箱总重为G.
第一次提升货物:
以人为研究对象,受力分析如图(甲)人所受的重力为:G人=m人g=70kg×10N/kg=700N;
运送的货物所受的重力为:G1=m1g=160kg×10N/kg=1600N;
绳对人的拉力F1′与人对绳的拉力F1大小相等:
F1′=
G1+G
5 ①
N1=G人-F1′②
第二次提升货物:以人为研究对象,受力分析如图4(乙)运送的货物所受的重为:
G2=m2g=120kg×10N/kg=1200N
绳对人的拉力F2′与人对绳的拉力F2大小相等:
F2′=
G2+G
5 ③
N2=G人-F2′④
N1
N2=[15/19] ⑤
把数据分别代入①②③④⑤解得:G=400N;F1′=400N.
m=[G/g]=[400N/10N/kg]=40kg.
(2)第一次运送货物时,人匀速拉绳的力:F1=F1′=400N
货物匀速上升的速度:v1=0.1m/s;
人匀速拉绳的速度:v1′=5v1=5×0.1m/s=0.5m/s
P1=F1v1′=400N×0.5m/s=200W.
(3)第二次运送货物时滑轮组的机械效率:η2=
W有
W总=
G2h
(G2+G)h=
G2
G2+G=[1200N/1200N+400N]=75%.
答:(1)货箱和动滑轮的总质量m为40Kg;
(2)功率P1为200W;
(3)机械效率η2为75%.
点评:
本题考点: 重力的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 这是综合性很强的题目,要用到重力、机械效率、速度以及滑轮的知识,所以是一道难题.另外,要学会用列方程的方法来解物理题.