Question

小明用如圖所示的滑輪裝置將總重為90N的重物勻速提升3m，此時他測得這個滑輪組的機械效率為75%．不計繩重和滑輪的摩擦阻力．
（1）小明這次使用這個滑輪裝置提升重物的過程中，所做的有用功、額外功各是多少？
（2）若小明組裝滑輪組所用的繩能承受的最大拉力為50N，這個滑輪組能達到的最大效率是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）根據“重為90N的重物勻速提升3m”利用功的計算公式W=Gh可計算出有用功，根據有用功和這個滑輪組的機械效率為75%可計算出總功，然后用總功減去有用功即為額外功．
（2）根據W_額外功和重物勻速提升的高度，利用G_總=可求出動滑輪的所受重力，再求出當拉力為F=50N時，滑輪組能提升的最大物重為150N-30N，然后利用η=100%即可求出這個滑輪組能達到的最大效率．
解答：解：（1）W_有用功1=G₁h₁=90N×3m=270J，
由η₁=×100%得W_總1===360J，
根據W_額外功1=360J-270J=90J．
（2）W_額外功1=90J，
動滑輪的所受重力為：G_總===30N
當拉力為F=50N時，滑輪組能提升的最大物重：G₂=150N-30N=120N
此時滑輪組能達到的最大效率為：η₂=×100%===80%．
答：（1）所做的有用功是270J；額外功是90J；
（2）這個滑輪組能達到的最大效率是80%．
點評：此題主要考查功的計算，有用功和額外功，滑輪組的機械效率等多個知識點，尤其是（2）求出這個滑輪組能達到的最大效率是個難點，因此此題屬于難題．