Question

1．小明用如图所示的滑轮组，在10s钟内将质量为60kg的物体A匀速提升了2m，已知绳子自由端所用的拉力F为200N．请计算出与此题相关的任意三个物理量（g=10N/kg）．

Answer 1

分析 （1）知道物体的质量可求物体所受的重力；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳子自由端移动的距离；
（3）已知物体上升的高度及物体的运动时间，由速度公式可以求出物体的速度，根据v_绳=nv_物求出绳端移动的速度；
（4）已知物体上升的高度，物体所受的重力，由W=Gh可以求出做的有用功，根据W=Fs求出总功，总功减去有用功即为额外功，利用P=$\frac{W}{t}$求出拉力和有用功的功率，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%求出滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）物体A的重力：
G=mg=60kg×10N/kg=600N；
（2）由图可知，n=4，则绳子自由端移动的距离：
s=nh=4×2m=8m；
（3）物体A上升的速度：
v_A=$\frac{h}{t}$=$\frac{2m}{10s}$=0.2m/s；
（4）绳端移动的速度：
v_F=nv_A=4×0.2m/s=0.8m/s；
（5）有用功：
W_有用=Gh=600N×2m=1200J；
（6）总功：
W_总=Fs=200N×8m=1600J；
（7）额外功：
W_额外=W_总-W_有用=1600J-1200J=400J；
（8）拉力的功率：
P=$\frac{W_总}{t}$=$\frac{1600J}{10s}$=160W；
（9）有用功的功率：
P_有用=$\frac{{{W_{有用}}}}{t}$=$\frac{1200J}{10s}$=120W；
（10）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{{W_{有用}}}}{W_总}$×100%=$\frac{1200J}{1600J}$×100%=75%．
答：以上任意三个物理量均可．

点评 本题以滑轮组为背景考查了重力、速度、功、功率、机械效率方面的知识，同时本题也是一道开放性题目，没有固定答案，解答只要合理、正确即可，答案不唯一．