Question

10．如图所示晾衣装置，每个滑轮重为0.5N，晾衣杆重4N．小明要用力F=20N的力提升总质量为5.6kg的三件衣服，他用拉力F竖直向下匀速拉动绳的自由端，在2s内，绳端匀速竖直下拉了1m．则下列判断正确的是（g取10N/kg）（　　）

• A． 滑轮组的有用功率为28W
• B． 拉力F做功的功率为20W
• C． 滑轮组的机械效率为70%
• D． 在2s内，人做的总功为40J

Answer 1

分析 （1）知道衣服质量，利用G=mg求其重力；由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n，则s=nh，可求2s内衣服上升的距离，利用W=Gh求有用功，再利用P=$\frac{W}{t}$求滑轮组的有用功率；
（2）利用W=Fs求在2s内人做的总功，
（3）利用P=$\frac{W}{t}$求拉力F做功的功率；
（4）利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%滑轮组的机械效率．

解答 解：
（1）衣服重力G_衣服=m_衣服g=5.6kg×10N/kg=56N；
由图知，n=4，则s=4h，则2s内衣服上升的距离：
h=$\frac{1}{4}$s=$\frac{1}{4}$×1m=0.25m，
有用功：
W_有用=G_衣服h=56N×0.25m=14J，
滑轮组的有用功率：
P_有用=$\frac{{W}_{有用}}{t}$=$\frac{14J}{2s}$=7W，故A错；
（2）在2s内，人做的总功：
W_总=Fs=20N×1m=20J，故D错；
（3）拉力F做功的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{20J}{2s}$=10W，故B错；
（4）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{14J}{20J}$×100%=70%，故C正确．
故选C．

点评 此题主要考查了功、功率、机械效率的计算，难度不大，关键是区分有用功和总功．