如图甲所示,重为900N的货物,放在水平地面上,与地面的接触面积为0.5m2
(1)如图乙,一工人用滑轮组提升货物.10s内货物匀速上升了3m,则工人拉绳子的速度为多大?
(2)若动滑轮重G0=300N(不计绳重和摩擦),工人所用的拉力为多大?工人所做的功为多少?滑轮组的机械效率多大?
(3)若用该装置提起1200N的货物,那么货物上升3m,工人所做的功是多少?
解:(1)绳子自由端移动的距离:
s=3h=3×3m=9m,
工人拉绳子的速度:
v===0.9m/s;
(2)∵不计绳重和摩擦,
∴F=(G物+G轮)=×(900N+300N)=400N,
工人所做的功:
W总=Fs=400N×9m=3600J;
工人所做的有用功:
W有用=Gh=900N×3m=2700J,
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=75%;
(3)用该装置提起1200N的货物,
F′=(G′物+G轮)=×(1200N+300N)=500N,
工人所做的功:
W′总=F′s=500N×9m=4500J.
答:(1)工人拉绳子的速度为0.9m/s;
(2)工人所用的拉力为400N;工人所做的功为3600J;滑轮组的机械效率75%;
(3)若用该装置提起1200N的货物,那么货物上升3m,工人所做的功是4500J.
分析滑轮组,承担物重的绳子股数n=3,则s=3h.
(1)知道货物升高的高度,利用s=3h求绳子自由端移动的距离,利用速度公式求工人拉绳子的速度;
(2)不计绳重和摩擦,利用F=(G物+G轮)求拉力大小,(1)中求出了绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求工人所做的功;再利用W=Gh求出有用功,利用效率公式求滑轮组的机械效率;
(3)用该装置提起1200N的货物,不计绳重和摩擦,再利用F=(G物+G轮)求拉力,知道货物上升高度,利用s=3h求出绳子自由端移动的距离,利用W=Fs求工人所做的功.
点评:本题考查了学生对有用功、总功、机械效率的了解与掌握,利用好不计绳重和摩擦,拉力和物重的关系F=(G物+G轮)是本题的关键.
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