Question

2．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为100N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．请回答下列问题：
（1）计算物体上升的速度．
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是功，并计算出该物理量的大小．
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率．

Answer 1

分析 （1）根据滑轮组承担总重的绳子段数n计算出物体上升的高度，再根据v=$\frac{s}{t}$计算物体上升的速度；
（2）根据横纵坐标表示的单位和数值以及其数值变化关系确定该物理量，并计算其大小；
（3）根据机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$计算滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）滑轮组由三段绳子承担总重，s=3h，h=$\frac{1}{3}$s=$\frac{1}{3}$×3m=1m，
物体上升的速度v=$\frac{h}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s；
（2）纵坐标表示力的大小为40N，大小不变，横坐标表示距离，大小为3m，
所以阴影部分表示力所做的功W=Fs=40N×3m=120J；
（3）滑轮组的机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{100N×h}{40N×3h}$×100%=$\frac{100N}{120N}$×100%≈83.3%．
答：（1）物体上升的速度0.2m/s．
（2）功的大小为120J．
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率为83.3%．

点评 本题考查了动滑轮的特点和速度、功、机械效率公式的灵活运用，能够正确识图和辨别滑轮组承担总重的绳子的段数是解题的关键．