Question

如图所示，一滑轮组定滑轮轴心距箱子3m，张明用300N的力通过该滑轮组拉起质量为50千克的箱子，5秒钟向前走了4m，问
（1）张明做了多少功？他的功率是多少？
（2）该滑轮组的机械效率是多少？

Answer

（1）张明在向前走的过程中，拉力的大小不变，在Rt△ABC中，根据AB和BC的大小可求AC的大小，从而可求绳子自由端移动的距离；又知道拉力大小，利用W=Fs求张明做功大小，再利用P=求做功功率；
（2）由图可知滑轮组承担物重的绳子股数n，根据s=nh求物体上升的高度，利用W=Gh求有用功，再利用效率公式求滑轮组的机械效率．
【解析】
如图，在Rt△ABC中，
∵AB=3m，BC=4m，
∴AC=5m，
∴绳子自由端移动的距离：s=5m-3m=2m，
∵张明在向前走的过程中，拉力的大小不变F=300N，
∴张明做功（总功）：W总=Fs=300N×2m=600J，
张明做功功率：P===120W；
（2）由图知，承担物重的绳子股数n=2，
∵s=2h=2m，
∴物体被提升的高度：h=1m，
张明做的有用功：
W有=Gh=mgh=50kg×10N/kg×1m=500J，
该滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=83.3%．
答：（1）张明做了600J的功，他的功率是120W；
（2）该滑轮组的机械效率是83.3%．