Question

9．如图所示，是由斜面和一个滑轮组成图示装置，已知斜面的长度为5m，高为3m．细绳自由端的拉力是50N，将重为100N的物体在5s内从斜面的底部匀速拉到斜面顶端．在此过程中：
（1）拉力作用点移动的速度是多大？
（2）拉力所做的功及功率各是多大？
（3）装置的机械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）由图知，拉动滑轮绳子段数n=2，先计算物体上升速度，再得到拉力作用点移动的速度；
（2）由W=Fs计算拉力所做的功即总功，由P=$\frac{W}{t}$计算拉力的功率；
（3）先计算有用功，再由机械效率公式计算这个装置的机械效率．

解答 解：
（1）物体沿斜面上升的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{5m}{5s}$=1m/s，
由图知，拉动滑轮绳子段数n=2，
所以动力作用点移动的速度v_F=2v=2m/s；
（2）拉力所做功：
W_总=Fs=50N×2×5m=500J，
拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{500J}{5s}$=100W；                  
（3）拉力对重物所做的功：
W_有=Gh=100N×3m=300J，
机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{300J}{500J}$=×100%=60%．
答：（1）拉力作用点移动的速度是2m/s；
（2）拉力所做的功为500J，功率是100W；
（3）装置的机械效率是60%．

点评 本题考查了速度、功、功率以及机械效率的计算，熟练运用公式即可解题，正确理解有用功、总功是解题的关键．