Question

【题目】如图是现代家庭使用的升降衣架的结构示意图，它可以很方便晾起洗好的衣服。已知晾衣架上所挂衣服总重40N，动滑轮、杆和晾衣架总重为10N．杨燕同学用力F拉动绳子自由端，在5s时间内使衣服匀速上移0.5m（不计绳重和摩擦）求：

（1）杨燕需要做的有用功；

（2）拉力的功率P；

（3）整个过程中机械效率η。

（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将如何变化？

Answer 1

【答案】（1）20J（2）5W（3）80%（4）变大

【解析】

（1）杨燕需要做的有用功：W有＝G衣h＝40N×0.5m＝20J；

（2）由图可知，n＝4，不计绳重和摩擦时，绳端的拉力：F＝G总＝×（10N+50N）＝12.5N，

拉力做的总功：W总＝Fs＝Fnh＝12.5N×4×0.5m＝25J，

拉力做功的功率：P＝＝5W；

（3）整个过程中机械效率：η＝×100%＝×100%＝80%；

（4）如果所挂衣服的重力增加了，拉力所做的有用功增加，不计绳重和摩擦，额外功不变，由η＝×100%可知，整个装置的机械效率将变大。

答：（1）杨燕需要做的有用功为20J；

（2）拉力的功率为5W；

（3）整个过程中机械效率为80%；

（4）如果所挂衣服的重力增加了，整个装置的机械效率将变大。