如圖甲所示,重為900N的貨物,放在水平地面上,與地面的接觸面積為0.5m2
(1)如圖乙,一工人用滑輪組提升貨物.10s內貨物勻速上升了3m,則工人拉繩子的速度為多大?
(2)若動滑輪重G0=300N(不計繩重和摩擦),工人所用的拉力為多大?工人所做的功為多少?滑輪組的機械效率多大?
(3)若用該裝置提起1200N的貨物,那么貨物上升3m,工人所做的功是多少?
解:(1)繩子自由端移動的距離:
s=3h=3×3m=9m,
工人拉繩子的速度:
v===0.9m/s;
(2)∵不計繩重和摩擦,
∴F=(G物+G輪)=×(900N+300N)=400N,
工人所做的功:
W總=Fs=400N×9m=3600J;
工人所做的有用功:
W有用=Gh=900N×3m=2700J,
滑輪組的機械效率:
η=×100%=×100%=75%;
(3)用該裝置提起1200N的貨物,
F′=(G′物+G輪)=×(1200N+300N)=500N,
工人所做的功:
W′總=F′s=500N×9m=4500J.
答:(1)工人拉繩子的速度為0.9m/s;
(2)工人所用的拉力為400N;工人所做的功為3600J;滑輪組的機械效率75%;
(3)若用該裝置提起1200N的貨物,那么貨物上升3m,工人所做的功是4500J.
分析滑輪組,承擔物重的繩子股數n=3,則s=3h.
(1)知道貨物升高的高度,利用s=3h求繩子自由端移動的距離,利用速度公式求工人拉繩子的速度;
(2)不計繩重和摩擦,利用F=(G物+G輪)求拉力大小,(1)中求出了繩子自由端移動的距離,利用W=Fs求工人所做的功;再利用W=Gh求出有用功,利用效率公式求滑輪組的機械效率;
(3)用該裝置提起1200N的貨物,不計繩重和摩擦,再利用F=(G物+G輪)求拉力,知道貨物上升高度,利用s=3h求出繩子自由端移動的距離,利用W=Fs求工人所做的功.
點評:本題考查了學生對有用功、總功、機械效率的了解與掌握,利用好不計繩重和摩擦,拉力和物重的關系F=(G物+G輪)是本題的關鍵.
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