一个工人用图所示的滑轮组提升2000N的货物,所用拉力600N,绳子自由端4秒内拉下4m,不考虑绳重和摩擦,求:

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  • 解题思路:由图可知,承担物重的绳子股数n=4,重物被提升h,则拉力端移动的距离s=4h;

    (1)知道物重G和升高的高度h,利用W=Gh求出有用功;知道拉力大小,求出拉力端移动的距离,利用W=Fs求总功,又知道所用时间,利用功率公式求总功率.

    (2)根据机械效率的公式求滑轮组的机械效率;

    (3)总功减去有用功为额外功,不计绳重和摩擦力时,额外功为克服动滑轮的重力所做的功,根据W=Gh求出动滑轮的重力,利用F=[1/4](G+G)求出提升3200N重物时的拉力.

    由图可知,n=4,s=4h=4m,h=1m;

    (1)有用功:

    W=Gh=2000N×1m=2000J,

    总功:

    W=Fs=600N×4m=2400J,

    总功率:

    P=

    W总

    t=[2400J/4s]=600W;

    (2)机械效率:

    η=

    W有

    W总×100%=[2000J/2400J]×100%=83.3%;

    (3)滑轮组所做的额外功,

    W=W-W=2400N-2000J=400J,

    ∵不计绳重和摩擦力,

    ∴根据W=Gh可得,动滑轮的重力:

    G=

    W额

    h=[400J/1m]=400N,

    用此滑轮组将重3200N的物体竖直向上匀速提升时,拉力的大小:

    F′=[1/n](G′+G)=[1/4]=900N.

    答:(1)有用功为2000J,总功率为600W;

    (2)机械效率为83.3%;

    (3)若用此滑轮组提升3200N的货物,所需拉力为900N.

    点评:

    本题考点: 滑轮(组)的机械效率;滑轮组绳子拉力的计算;功率的计算.

    考点点评: 本题考查了使用滑轮组拉力的计算,有用功、总功、功率、机械效率的计算,利用好不计绳重和摩擦时拉力和物重的关系[F=[1/n](G物+G轮)]是本题的关键.