Question

15．用如圖所示滑輪組將重50N的物體勻速上升了0.5m，動滑輪的重為10N，不計繩重和摩擦力．
求：
（1）繩子自由端的拉力F是多少N；
（2）繩子自由端拉力做的總功是多少J；
（3）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）由圖知，承擔物重的繩子股數n=3，不計繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{3}$（G_輪+G_物）；
（2）拉力移動的距離s=3h，利用W=Fs求拉力做的總功；
（3）利用W=Gh求出使用滑輪組做的有用功，再利用效率公式求滑輪組的機械效率．

解答 解：
（1）由圖知，n=3，不計繩重和摩擦，繩子自由端的拉力：
F=$\frac{1}{3}$（G_輪+G_物）=$\frac{1}{3}$×（10N+50N）=20N；
（2）繩端移動的距離：s=3h=3×0.5m=1.5m，
拉力做的總功：W_總=Fs=20N×1.5m=30J；
（3）使用滑輪組做的有用功：
W_有=Gh=50N×0.5m=25J，
滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{25J}{30J}$×100%≈83.3%．
答：（1）繩子自由端的拉力F是20N；
（2）繩子自由端拉力做的總功是30J；
（3）滑輪組的機械效率為83.3%．

點評 本題考查了使用滑輪組拉力的計算、功的計算和機械效率的計算，屬于基礎題目．