Question

建筑工地上，工人用如圖所示的裝置將重為500N的建材從地面勻速送到6m高處，所用拉力為300N，時間為20s．不計摩擦和繩重，求：
（1）工人做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）此過程中該裝置的機械效率；
（4）如果用這個滑輪組勻速提起400N的重物，需要用多大的拉力？

Answer 1

分析：由圖示可知，滑輪組繩子的有效股數n=2；
（1）由功的公式W=Fs可以求出有用功．
（2）已知功與做功時間，由功率公式可以求出功率．
（3）求出總功，然后由效率公式求出滑輪組的效率．
（4）根據滑輪組拉力公式F=

G物體+G動滑輪

n

的變形公式求出動滑輪的重力，然后由求出拉力大小．

解答：已知：G=500N，F=300N，h=6m，t=20s．
求：（1）工人做的有用功；
（2）工人做功的功率；
（3）此過程中該裝置的機械效率；
（4）如果用這個滑輪組勻速提起400N的重物，需要用多大的拉力
解：由圖示可知，滑輪組繩子的有效股數n=2；
（1）工人做的有用功：
W_有=Gh=500N×6m=3000J；
（2）工人做的總功：
W_總=Fs=Fnh=300N×2×6m=3600J；
工人做功的功率：
P=

W總

t

=

3600J

20s

=180W；
（3）此過程中，該裝置的機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

3000J

3600J

×100%≈83.33%；
（4）∵繩子的拉力F=

G物體+G動滑輪

n

，
∴G_動滑輪=nF-G_物體=2×300N-500N=100N，
繩子拉力：
F′=

G物體′+G動滑輪

n

=

400N+100N

2

=250N；
答：（1）工人做的有用功是3000J；
（2）工人做功的功率180W；
（3）此過程中該裝置的機械效率83.33%；
（4）如果用這個滑輪組勻速提起400N的重物，需要用250N的拉力．

點評：本題考查了功、功率、機械效率的計算，關鍵是公式的靈活運用和有用功、總功、機械效率的理解與掌握．