Question

某工地上用如圖所示的滑輪組，勻速提升質(zhì)量為500kg的物體，在物體上升0.8m的過(guò)程中，拉力F的功率為2500W，此滑輪組的機(jī)械效率為80%，不計(jì)繩重和摩擦．（g=10N/kg）求：
（1）滑輪組做的有用功；
（2）物體上升的速度；
（3）動(dòng)滑輪的重力； 
（4）若用該滑輪組吊起6250N的重物則拉力為多大？此時(shí)的機(jī)械效率為多少？

Answer 1

分析：（1）知道物體的質(zhì)量，可利用公式G=mg計(jì)算出物體的重力，又知道物體上升的高度，可利用公式W_有用=Gh計(jì)算出克服重力所做的有用功．
（2）從圖可知，該滑輪組有3段繩子吊著物體，從而可以計(jì)算出拉力移動(dòng)的距離，知道滑輪組的機(jī)械效率，可利用公式W_總=

W有用

η

計(jì)算出所做的總功，再由功率的公式P=

W

t

計(jì)算出做功時(shí)間t，又知道物體上升的高度，利用速度公式求物體上升的速度．
（3）首先利用公式F=

W

S

計(jì)算出拉力的大小，不計(jì)繩重和摩擦，知道物體的重力和拉力的大小，可利用公式F=

1

3

（G+G_動(dòng)）計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力．
（4）動(dòng)滑輪的重力不變，若該滑輪組吊起6250N的重物，再利用F=

1

3

（G+G_動(dòng)）計(jì)算出拉力的大小．再利用公式η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

G

nF

計(jì)算出此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率．

解答：解：
（1）∵m=500kg，g=10N/kg，
∴物體的重力為：G=mg=500kg×10N/kg=5000N；
而h=0.8m，
∴滑輪組做的有用功為：W_有=Gh=5000N×0.8m=4000J．
（2）從圖可知，該滑輪組有3段繩子吊著物體，
∴拉力移動(dòng)的距離為：S=3h=3×0.8m=2.4m；
而此滑輪組的機(jī)械效率為η=80%，
∴所做的總功為：W_總=

W有用

η

=

4000J

80%

=5000J；
又∵拉力F的功率為P=2500W，
∴做功的時(shí)間為：t=

W總

P

=

5000J

2500W

=2s，
則物體上升的速度為：v=

h

t

=

0.8m

2s

=0.4m/s．
（3）∵W_總=5000J，S=2.4m，
∴拉力的大小為：F=

W總

S

=

5000J

2.4m

=

6250

3

N，
不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)=

1

3

（G+G_動(dòng)），即

6250

3

N=

1

3

×（5000N+G_動(dòng)），
解得：G_動(dòng)=1250N．
（4）用該滑輪組吊起6250N的重物時(shí)，拉力的大小為：F′=

1

3

（G′+G_動(dòng)）=

1

3

×（6250N+1250N）=2500N；
∴滑輪組的機(jī)械效率為：η′=

W有用

W總

=

G′

3F′

=

6250N

3×2500N

≈83.3%．
答：（1）滑輪組做的有用功為4000J．
（2）物體上升的速度為0.4m/s．
（3）動(dòng)滑輪的重力為1250N． 
（4）若用該滑輪組吊起6250N的重物則拉力為2500N，此時(shí)的機(jī)械效率為83.3%．

點(diǎn)評(píng)：本題中用到的都是基本公式，但數(shù)據(jù)間的關(guān)系卻較為復(fù)雜，考查的角度與不盡相同，因此，最大的難點(diǎn)是如何靈活運(yùn)用公式，搞清正確的數(shù)據(jù)關(guān)系，最終才能順利求解．本題關(guān)鍵有二：一是n的確定（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)）；二是利用好不計(jì)繩重和摩擦?xí)r，拉力和物重的關(guān)系：F=

1

n

（G_輪+G_物）．