Question

李明用如圖所示的滑輪組提起重1000牛的物體A，若他用400牛的拉力在20s內，將物體A勻速提高了1米．請你計算出除物體及繩端運動速度、繩端移動距離之外，與這個滑輪組做功過程有關的任意四個物理量，并把計算過程及結果填入下表中．

物理量	計算公式及過程	結果

Answer 1

【答案】分析：由滑輪組的結構可知承擔物重的繩子股數n，則繩子自由端移動的距離s=nh．
（1）知道物體A的重，和提升的高度，利用W=Gh求有用功；
（2）求出繩子自由端移動的距離，知道拉力大小，利用W=Fs求利用滑輪組做的總功；
（3）根據W_總=W_有用+W_額求利用滑輪組做的額外功；
（4）利用效率公式求滑輪組的機械效率；
（5）求出拉力做功（總功），知道做功時間，利用P=求拉力做功功率．
解答：解：由滑輪組結構圖可知，n=3，
繩子自由端移動的距離：
s=nh=3×1m=3m，
（1）提升物體A做的有用功：
W_有用=Gh=1000N×1m=1000J；
（2）利用滑輪組提升物體A做的總功：
W_總=Fs=400N×3m=1200J；
（3）利用滑輪組提升物體A做的額外功：
W_額=W_總-W_有用=1200J-1000J=200J；
（4）滑輪組的機械效率：
η=×100%=×100%≈83.8%；
（5）拉力做功功率：
P===60W．
答：計算過程及結果見下表：

物理量	計算公式及過程	結果
W有用	W有用=Gh=1000N×1m=1000J	1000J
W總	W總=Fs=400N×3m=1200J	1200J
W額	W額=W總-W有用=1200J-1000J=200J	200J
η	η=×100%=×100%≈83.8%；	83.8%

點評：本題考查了學生對有用功、額外功、總功、機械效率的掌握和運用，能確定使用滑輪組時的有用功、額外功是本題的關鍵．