Question

如图所示，建筑工人用滑轮组提升重为220N的泥桶，动滑轮重为20N，不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重．若工人在5s内将泥桶匀速提高2m．求：
（1）工人使用滑轮组时做的有用功；
（2）工人拉绳子的力；
（3）工人做的总功；
（4）拉力的功率；
（5）滑轮组的机械效率（得数保留两位有效数字）．

Answer

由图可知，承担物重的绳子股数n=3，则s=3h．
（1）知道提升泥桶的高度和泥桶大小，利用W有用=Gh求出使用滑轮组做的有用功；
（2）不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，知道泥桶和拉力大小，根据F=（G物+G动）求拉力；
（3）利用s=3h求出绳子自由端移动的距离，利用W总=Fs求出总功；
（4）知道做功时间，利用功率公式求拉力做功功率；
（5）利用η=求出该滑轮组的机械效率．
【解析】
（1）使用滑轮组做的有用功：
W有用=Gh=220N×2m=440J；
（2）∵不计滑轮与轴之间的摩擦及绳重，
∴拉力F=（G物+G轮）=（220N+20N）=80N，
（3）由图知，n=3，
s=3h=3×2m=6m，
使用滑轮组做的总功：
W总=Fs=80N×6m=480J，
（4）P===96W；
（5）滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈92%．
答：（1）工人使用滑轮组时做的有用功为440J；
（2）工人拉绳子的力为80N；
（3）工人做的总功为480J；
（4）拉力的功率为96W；
（5）滑轮组的机械效率约为92%．