Question

6．如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为120N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．
（1）物体上升的速度0.2m/s．
（2）图乙中阴影部分面积表示的物理量是功，该物理量的大小是150J．
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率是80%．
（4）如不计轮轴间摩擦及绳重，则动滑轮所受重力大小为30N．

Answer 1

分析 （1）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出物体上升的高度，利用速度公式求出物体上升的速度；
（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=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%求出滑轮组的机械效率；
（4）不计轮轴间摩擦及绳重，根据F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）求出动滑轮的重力．

解答 解：（1）由图示滑轮组可知，承重绳子的有效股数n=3，
由s=nh可得，物体上升的高度：
h=$\frac{s}{n}$=$\frac{3m}{3}$=1m，
则物体上升的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s；
（2）纵坐标表示拉力的大小为50N，大小不变，横坐标表示距离，大小为3m，
所以阴影部分表示拉力所做的总功W=Fs=50N×3m=150J；
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{120N×1m}{150J}$×100%=80%；
（4）不计轮轴间摩擦及绳重，由F=$\frac{1}{n}$（G+G_动）可得，动滑轮的重力：
G_动=nF-G=3×50N-120N=30N．
故答案为：（1）0.2；（2）功；150J；（3）80%；（4）30．

点评 本题考查了速度、功、机械效率和动滑轮重力的计算，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．