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    20．科技馆有一种神奇的装置，如图所示．借助该装置，小明仅用150N的拉力就提起了重600N的一辆小型摩托车，并在5s内将摩托车提起了2m，求：
    （1）小明使用该装置时做的有用功为多少？
    （2）小明拉力的功率为多少？
    （3）小明提起摩托的过程中该装置的机械效率为多高？
    （4）如果不计绳重和摩擦，已知小明体重500N，他最多提起多重的物体？
    （5）如果不计绳重和摩擦，小明利用这个装置的最大机械效率为多少？

    分析 由图知，木棒相当于滑轮，上下两木棒组成滑轮组，承担物重的绳子股数n=5．
    （1）知道物体重和上升的高度，利用功的公式W=Gh计算有用功；
    （2）知道物体的匀速上升高度，而s=nh，知道拉力，利用W=Fs求拉力做的功，应用功率公式求小明拉力做功的功率；
    （3）应用机械效率的公式求滑轮组的机械效率；
    （4）不计绳重和摩擦，提起小型摩托车时，拉力F=$\frac{1}{5}$（G+G轮），可求动滑轮重；小明施加的最大拉力等于小明重力，再利用最大拉力F最大=$\frac{1}{5}$（G最大+G轮）求最大物重；
    （5）提升最大物重时，机械效率最高，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×5h}$=$\frac{G}{5F}$求此时机械效率．

    解答 解：
    （1）小明做的有用功：W有用=Gh=600N×2m=1200J； 
    （2）由图示可知，承重绳子的股数n=5，
    拉力移动的距离：s=nh=5×2m=10m，
    拉力做的总功：W总=Fs=150N×10m=1500J；
    拉力的功率：
    P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1500J}{5s}$=300W；                                    
    （3）该装置的机械效率：
    η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%；
    （4）不计绳重和摩擦，提起小型摩托车时，拉力F=$\frac{1}{5}$（G+G轮），
    则G轮=5F-G=5×150N-600N=150N，
    小明体重G人=500N，施加的最大拉力F最大=G人=500N，
    不计绳重和摩擦，最大拉力F最大=$\frac{1}{5}$（G最大+G轮），
    最大物重G最大=5F-G轮=5×500N-150N=2350N；
    （4）提升最大物重时，机械效率最高，此时机械效率：
    η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F×5h}$=$\frac{G}{5F}$=$\frac{2350N}{5×500N}$×100%=94%；
    答：（1）小明使用该装置时做的有用功为为1200J；
    （2）小明拉力的功率为为300W；
    （3）小明提起摩托的过程中该装置的机械效率为80%；
    （4）如果不计绳重和摩擦，已知小明体重500N，他最多提起2350N的物体；
    （5）如果不计绳重和摩擦，小明利用这个装置的最大机械效率为94%．

    点评 本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率、功率的计算，能看出木棒就是滑轮、确定承担物重的绳子股数是本题的突破口，要知道施加的最大拉力等于小明重力、提升最大物重时，机械效率最高．

    练习册系列答案
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    压力F/N50100150200250300
    电阻R/Ω280260240220200180
    请根据表中数据归纳出电子元件的阻值R与压力F的关系：R=-0.4Ω/N×F+300Ω．

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    120.10.20.90.30.2774.10%
    240.10.41.60.30.4883.80%
    340.11.10.50.55
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