Question

（2012?梧州）小明健身用的拉力器結構如圖所示．他用300N的拉力向下勻速拉動拉桿，使體積為3×10^-3m³、質量為24kg的配重塊在2s內升高40cm． g取10N/kg．求：
（1）配重塊的重力；
（2）配重塊的密度；
（3）此過程中拉力器的機械效率．

Answer 1

分析：（1）已知質量，利用G=mg計算質量；
（2）已知質量和體積，利用ρ=

m

V

計算密度；
（3）使用的是定滑輪，拉力移動的距離s=h，求出有用功和總功，再利用效率公式求拉力器的機械效率．

解答：解：（1）根據G=mg，
故所拉配重塊的重力：
G=mg=24kg×10N/kg=240N；
（2）根據ρ=

m

V

，
故配重塊的密度：ρ=

m

V

=

24kg

3×10-3m3

=8×10³kg/m³；
（3）①根據W=Fs，
故拉力做的總功：
W_總=Fs=300N×0.4m=120J，
②根據W=Gh，
故拉力做的有用功：
W_有用=Gh=240N×0.4m=96J，
③根據η=

W有用

W總

，
故拉力器的機械效率：
η=

W有用

W總

×100%=

96J

120J

×100%=80%．
答：（1）配重塊的重力240N；
（2）配重塊的密度8×10³kg/m³；
（3）此過程中拉力器的機械效率80%．

點評：本題綜合了考查了重力、密度、有用功、總功、機械效率的計算，本題關鍵有二：一是使用定滑輪s=h，二是區分有用功和總功．