Question

【題目】如圖是現代家庭使用的升降衣架的結構示意圖，它可以很方便晾起洗好的衣服，其實就是通過一些簡單機械的組合來實現此功能的．已知晾衣架上所掛一幅質量為4kg，動滑輪、桿和晾衣架總質量為1kg．小燕同學用力F拉動繩子自由端，在5s時間內使衣服勻速上移0.5m（g=10N/kg，不計繩重和摩擦）求：
（1）繩子自由端拉力F的大小；
（2）拉力所做的功W；
（3）拉力的功率P；
（4）整個過程中機械效率η．

Answer 1

【答案】
（1）由圖知，使用滑輪組承擔物重的繩子股數n=4，所承受的總重力：

G總=m總g=（4kg+1kg）×10N/kg=50N，

不計繩重和摩擦，拉力：

F= G總= ×50N=12.5N

答：繩子自由端拉力F的大小為12.5N；

（2）拉力端移動的距離s=4h=4×0.5m=2m，

拉力做功：

W總=Fs=12.5N×2m=25J

答：拉力所做的功為25J；

（3）拉力做功功率：P= = =5W

答：拉力的功率為5W；

（4）有用功：W有用=G衣h=m衣gh=4kg×10N/kg×0.5m=20J，

整個過程中機械效率：

η= = ×100%=80%．

答：整個過程中機械效率為80%．

【解析】（1）先利用G=mg求出衣服、動滑輪、桿和晾衣架的總重力，出由圖知，使用滑輪組承擔物重的繩子股數n=4，不計繩重和摩擦，拉力F= G；（2）利用s=4h求拉力端移動的距離，再利用W=Fs求拉力做功；（3）利用P= 求拉力做功功率；（4）對衣服做的功為有用功，利用W有用=Gh計算，再利用效率公式求整個過程中機械效率．
【考點精析】認真審題，首先需要了解滑輪組繩子拉力的計算(1、根據題意確定重物和動滑輪的重力由幾段繩承擔，用n 表示．2、確定重物的上升距離，和拉力F 的繩端的移動距離；重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動距離就是：nh；3、看是否計動滑輪的重力．（繩重與摩擦一般情況都不計）當不計動滑輪重力時，拉力F = (1/n)G物 ；當計動滑輪重力時，拉力F = (1/n)（G物 + G輪）)，還要掌握功的計算(功的計算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m)的相關知識才是答題的關鍵．