Question

小強利用如圖13所示的滑輪組去拉物體，使重為2000N的物體A沿水平方向勻速移動了6m，若A所受地面的摩擦力f = 600N，小強所用拉力F ="250" N，該裝置的機械效率是多少？若物體A重為3000N，仍使用該滑輪組去拉，其機械效率將如何變化（要求說明其道理）？

Answer 1

80%(2分)  變大(2分) 因為物體的重力增大，對地面的壓力增大，物體A受到的摩擦力增大，滑輪組克服物體A受到的摩擦力所做的有用功增大，同一滑輪組的額外功基本不變，所以有用功占總功的比值增大，即機械效率變大。(2分，只要合理可適當(dāng)給分)

分析：當(dāng)滑輪組水平使用時，克服的就不是物體的重力，而是物體受到的摩擦力，故此時克服摩擦力拉動物體所做的功為有用功，可利用公式W_有用=fS_物計算，而人的拉力所做的功為總功，可利用公式W_總=FS_拉計算，再利用公式η=計算機械效率．
首先判斷物體A受到的摩擦力的變化，再利用公式η=
判斷機械效率的變化．
解：從圖中可知，有三段繩子在拉重物，故繩端拉力移動距離為物體移動距離的三倍，即S_拉=3S_物=3×6m=18m，
而f=600N，F(xiàn)=250N，
∴有用功為：W_有用=fS_物=600N×6m=3600J，
總功為：W_總=FS_拉=250N×18m=4500J，
機械效率為：η===80%．
因為物體的重力增大，對地面的壓力增大，物體A受到的摩擦力增大，滑輪組克服物體A受到的摩擦力所做的有用功增大，同一滑輪組的額外功基本不變，所以有用功占總功的比值增大，即機械效率變大．
點評：本題有兩處關(guān)鍵的地方，一是滑輪組水平使用克服的是摩擦力，故題目已知的物體重力是個干擾條件；二是題目沒有告訴繩端或是物體移動的距離，故要對機械效率的公式進行推導(dǎo)．