Question

利用如图所示的装置，使重为90N的物体以0.1m/s的速度匀速上升1.5m．不计绳重和摩擦，整个装置的机械效率为75%．试求：
（1）拉力做的功．
（2）拉力的功率．
（3）若绳能承受的最大拉力为50N，此装置的机械效率最大可提高到多少？

Answer

（1）求拉力做的功，拉力做功包括有用功和无用功，由题中重为90N的物体以0.1m/s的速度匀速上升1.5m，可求出有用功，再根据条件，整个装置的机械效率为75%，根据机械效率的公式代入数值即可求出；
（2）求拉力的功率，根据功率公式：求功率，需要知道拉力所做的功和时间，由（1）可知拉力做功的多少，由物体上升的速度和上升高度，可求出时间，根据公式，代入数值即可求出．
（3）求装置的机械效率最大可提高到多少，根据机械效率的公式，求机械效率，要知道总功和有用功；要知道总功和有用功，需要知道动滑轮的重力和装置所能提升物体的最大重力；最后根据公式代入数值即可求出．
【解析】
（1）根据公式可知：有用功为W有用=Gh=90N×1.5m=135J
拉力做的功：．
（2）所用的时间：（1分）
拉力的功率：．
（3）提升90N物体时所用的拉力：
动滑轮的重力：G动=nF-G=3×40N-90N=30N
所能提升物体的最大重力：G′=nF′-G动=3×50N-30N=120N
此装置的最大机械效率：．
答：（1）拉力做的功180J；（2）拉力的功率12W；
（3）若绳能承受的最大拉力为50N，此装置的机械效率最大可提高到80%．