Question

14．工人师傅用竖直向上的大小为280N的拉力、通过一个质量为1kg的动滑轮将490N的重物匀速提升到2m高处，则他所做的功是1120J，动滑轮的机械效率是87.5%，事实上，动滑轮的机械效率要小于计算值，原因是拉力的方向不是竖直向上．

Answer 1

分析 题中使用的是动滑轮，承担物重的绳子股数n=2，则拉力F移动的距离s=2h；
（1）使用滑轮组做的有用功是指把重物提升所做的功，即W_有用=Gh；使用滑轮组做的总功是人的拉力所做的功，即W_总=Fs；机械效率是指有用功占总功的百分比；
（2）拉力的方向若不是竖直向上，拉力的大小将变大，做的总功变大，而有用功不变，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$可知机械效率变化．

解答 解：
（1）题中使用的是动滑轮，有2段绳子承担物重，绳子末端移动距离s=2h=2×2m=4m．
拉力做的有用功：
W_有用=Gh=490N×2m=980J；
拉力做的总功：
W_总=Fs=280N×4m=1120J，
动滑轮的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{980J}{1120J}$×100%=87.5%；
（2）如果拉力的方向不是竖直向上，拉力的大小将变大，做的总功变大，而有用功不变，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$可知机械效率变小．
故答案为：1120；87.5%；拉力的方向不是竖直向上．

点评 本题考查了动滑轮机械效率的计算，关键有二：一是n的确定（直接从动滑轮上引出的绳子股数），二是有用功和总功的区分（根据我们的目的分析）．