Question

右图所示的滑轮组吊起重960N的物体，小明站在地面上用力F匀速往下拉绳，拉力F=400N时，物体以0.2m/s的速度匀速上升（不计绳重和一切摩擦）．求
（1）拉力F做功的功率为多大？
（2）此时滑轮组的机械效率为多大？
（3）若小明的重力为500N，绳能承受的最大拉力为600N，小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为多少？

Answer

（1）由图可知绳子的有效股数为3，根据v绳=nv物求出绳子自由端移动的距离，根据P=Fv求出拉力F做功的功率；
（2）根据W=Gh求出有用功，根据W=Fs求出总功率，利用s=nh和η=求出此时滑轮组的机械效率；
（3）先根据F=（G物+G动）求出动滑轮的重力，人的重力决定了绳端的最大拉力，再根据F=（G物+G动）求出提升的最大物重，最后利用效率公式求出最大机械效率．
【解析】
（1）绳子自由端移动的速度：
v绳=nv物=3×0.2m/s=0.6m/s，
拉力F做功的功率：
P=Fv=400N×0.6m/s=240W．
（2）此时滑轮组的机械效率：
η======80%．
（3）动滑轮的重力：
G动=nF-G物=3×400N-960N=240N，
因为人站在地面施加的最大拉力不可能大于自身重力，
所以最大拉力为F′=500N，
提升的最大物重：
G′=3F-G动=3×500N-240N=1260N，
此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率：
η′===84%．
答：（1）拉力F做功的功率为240W；
（2）此时滑轮组的机械效率为80%；
（3）小明用此滑轮组提升物体所能达到的最大机械效率为84%．