Question

小明健身用的拉力器结构如图所示．他用250N的拉力向下拉动拉杆，使20kg的配重块在 2s内匀速升高40cm．不计拉杆和绳的重力，g取10N/kg．求：
（1）所拉配重块的重力；
（2）2s内配重块运动的速度；
（3）此过程中拉力器的机械效率．

Answer 1

解：（1）所拉配重块的重力：
G=mg=20kg×10N/kg=200N；
（2）配重块运动的速度：
v===0.2m/s；
（3）拉力做的总功：
W_总=Fs=250N×0.4m=100J，
拉力做的有用功：
W_有=Gh=200N×0.4m=80J，
拉力器的机械效率：
η=×100%=×100%=80%．
答：（1）所拉配重块的重力为200N；
（2）2s内配重块运动的速度为0.2m/s；
（3）此过程中拉力器的机械效率为80%．
分析：（1）知道配重的质量，利用重力公式求所拉配重块的重力；
（2）知道配重在2s内匀速升高40cm，利用速度公式求配重块运动的速度；
（3）使用的是定滑轮，拉力移动的距离s=h，求出有用功和总功，再利用效率公式求拉力器的机械效率．
点评：本题综合了考查了重力、速度、有用功、总功、机械效率的计算，本题关键有二：一是使用定滑轮s=h，二是区分有用功和总功．