Question

如图所示，拉力F=80N，物体重 G=120N，若5秒
内绳子自由端匀速拉动的距离为S=4m，求：
（1）拉力所做的有用功；
（2）拉力做功的总功率；
（3）当物重增加为200N时，求滑轮组的机械效率．

Answer

由图知，使用滑轮组承担物重的绳子股数n=2，则s=2h；
（1）知道物体重，求出物体上升的高度，利用功的公式W=Gh计算有用功；
（2）知道拉力和拉力端移动的距离，利用功的公式W=Fs求拉力做功，再利用功率公式求拉力做功的功率；
（3）首先根据公式W额=W总-W有用求出拉力做的额外功；再求出物重增加为200N时的有用功和总功，根据公式η=求出机械效率．
已知：拉力F=80N，物体重G=120N，时间t=5s，绳子自由端移动的距离为s=4m，第二次物重G′=200N
求：（1）拉力所做的有用功W有用=？；（2）拉力做功的总功率P=？；（3）滑轮组的机械效率η=？
【解析】
（1）由图知，n=2，则s=4m=2h，
∴物体上升的高度：
h=s=×4m=2m，
拉力所做的有用功：
W有用=Gh=120N×2m=240J；
（2）拉力做的总功：
W总=Fs=80N×4m=320J，
拉力做功的总功率：
P===64W；
（3）使用滑轮组做的额外功：
W额=W总-W有用=320J-240J=80J，
物重增加为200N时的有用功：
W有用′=G′h=200N×2m=400J，
此时拉力做的总功：
W总′=W有用′+W额=400J+80J=480J，
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈83.3%．
答：（1）拉力所做的有用功为240J； 
（2）拉力做功的总功率为64W；  
（3）滑轮组的机械效率为83.3%．