Question

15．如圖所示，物重40N，滑輪重10N，用力F勻速向上提起重物2m，（繩重和摩擦不計(jì)）求：
（1）拉力F的大小
（2）繩子自由端移動(dòng)的距離
（3）有用功
（4）總功
（5）額外功
（6）該滑輪組的機(jī)械效率．

Answer 1

分析 首先確定滑輪組繩子的有效股數(shù)，然后根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_輪）計(jì)算拉力大小，利用s=nh計(jì)算繩子自由端移動(dòng)的距離，利用W=Gh計(jì)算有用功，利用W=Fs計(jì)算總功，總功與有用功之差即為額外功，最后利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算該滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）由圖可知，n=2，則拉力大�。�
F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_輪）=$\frac{1}{2}$（40N+10N）=25N；
（2）繩子自由端移動(dòng)的距離：
s=2h=2×2m=4m；
（3）有用功：
W_有=G_物h=40N×2m=80J；
（4）總功：
W_總=Fs=25N×4m=100J；
（5）額外功：
W_額=W_總-W_有=100J-80J=20J；
（6）該滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{80J}{100J}$×100%=80%．
答：（1）拉力F的大小為25N；
（2）繩子自由端移動(dòng)的距離為4m；
（3）有用功為80J；
（4）總功為100J；
（5）額外功為20J；
（6）該滑輪組的機(jī)械效率為80%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查滑輪組繩子拉力的計(jì)算、有用功、總功、額外功和機(jī)械效率的計(jì)算，考查的非常全面，但難度不大，關(guān)鍵是滑輪組繩子的有效股數(shù)的確定．