题目
如图所示,动滑轮重10N,在50N的拉力F作用下,滑轮组拉着重100N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s(忽略绳重和滑轮间的摩擦),求:(1)拉力F对物体A做的有用功;(2)拉力F做功的总功率;(3)该滑轮组的机械效率。F-|||-F'-|||-A
如图所示,动滑轮重10N,在50N的拉力F作用下,滑轮组拉着重100N的物体A在水平面上以0.1m/s的速度运动10s(忽略绳重和滑轮间的摩擦),求:
(1)拉力F对物体A做的有用功;
(2)拉力F做功的总功率;
(3)该滑轮组的机械效率。

(1)拉力F对物体A做的有用功;
(2)拉力F做功的总功率;
(3)该滑轮组的机械效率。

题目解答
答案

解析
步骤 1:计算物体移动的距离
物体以0.1m/s的速度运动10s,因此物体移动的距离为:
$$
s = vt = 0.1m/s \times 10s = 1m
$$
步骤 2:计算物体受到的拉力
由图知,动滑轮上承载的绳子的段数 n=2,忽略绳重和滑轮间的摩擦,由 $F=\dfrac {1}{n}(F'+G_{动})$ 可得,物体受到的拉力为:
$$
F' = 2F - G_{动} = 2 \times 50N - 10N = 90N
$$
步骤 3:计算拉力F对物体A做的有用功
对物体A做的有用功为:
$$
W_{有用} = F' \times s = 90N \times 1m = 90J
$$
步骤 4:计算拉力F做功的总功率
拉力F做功的总功率为:
$$
P_{总} = F \times v = 50N \times 2 \times 0.1m/s = 10W
$$
步骤 5:计算滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率为:
$$
\eta = \dfrac {W_{有用}}{W_{总}} = \dfrac {F' \times s}{F \times 2s} = \dfrac {F'}{2F} = \dfrac {90N}{2 \times 50N} = 90\%
$$
物体以0.1m/s的速度运动10s,因此物体移动的距离为:
$$
s = vt = 0.1m/s \times 10s = 1m
$$
步骤 2:计算物体受到的拉力
由图知,动滑轮上承载的绳子的段数 n=2,忽略绳重和滑轮间的摩擦,由 $F=\dfrac {1}{n}(F'+G_{动})$ 可得,物体受到的拉力为:
$$
F' = 2F - G_{动} = 2 \times 50N - 10N = 90N
$$
步骤 3:计算拉力F对物体A做的有用功
对物体A做的有用功为:
$$
W_{有用} = F' \times s = 90N \times 1m = 90J
$$
步骤 4:计算拉力F做功的总功率
拉力F做功的总功率为:
$$
P_{总} = F \times v = 50N \times 2 \times 0.1m/s = 10W
$$
步骤 5:计算滑轮组的机械效率
滑轮组的机械效率为:
$$
\eta = \dfrac {W_{有用}}{W_{总}} = \dfrac {F' \times s}{F \times 2s} = \dfrac {F'}{2F} = \dfrac {90N}{2 \times 50N} = 90\%
$$