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微专题五 功、功率和机械效率的计算
一、利用滑轮组提升物体
利用滑轮组提升物体,分三种情况:
1.理想情况:不计动滑轮重力、不计绳重和绳与轮之间的摩擦,即W额=0,F=,η=1,Gh=Fs。
2.半理想情况:考虑动滑轮的重力,不计绳重和绳与滑轮之间的摩擦,即W额=G动h,F=。,η=
3.实际情况:考虑动滑轮的重力、绳重和绳与滑轮之间的摩擦(题目没有说明,表明要考虑),即η=。,F=
【例】(2013,荆州)用如图所示的滑轮组提升重物,当作用在绳子自由端的拉力为100 N时,能匀速提起重力为240 N的物体,不计绳重和摩擦,求:
(1)动滑轮重力为多少?
(2)若绕绳能承受的最大拉力为200 N,则该滑轮组的最大机械效率为多大?
【解析】(1)不计绳重和摩擦,知道拉力和物重的大小,利用F=(G物+G动)求动滑轮的重力;
(2)已知绕绳能承受的最大拉力,根据F=求滑轮组的最大机械效率。==(G物+G动)求出能承受的最大物重,再利用η=
【答案】(1)因为不计绳重和摩擦,
所以F=(G物+G动)
即100 N=(240 N+G动),
所以动滑轮的重力G动=60 N。
(2)因为绕绳能承受的最大拉力为200 N,
所以F最大=(G最大+G动)
即200 N=(G最大+60 N)
G最大=540 N,
则滑轮组的最大机械效率
η==90%。==
【对应练习】
1.(2014,重庆)工人借助如图所示的装置,在20 s时间内将重为700 N的货物匀速提升了4 m,已知他对绳子的拉力为500 N。该过程中,工人所用装置的机械效率为__70%__,工人对绳子拉力的功率为__200__W。
2.(2013,佛山)如图所示,物体A在大小为10 N的拉力F作用下,以0.3 m/s的速度向右匀速运动(不计滑轮与细绳的摩擦及重力),若物体A与桌面间的摩擦力为1 N,下列说法错误的是(D)
A.拉力F做功的功率是3 W
B.物体B的质量是2.7 kg
C.物体B上升的速度是0.1 m/s
D.物体A运动1 s,则物体B克服重力做功3 J
3.(2013,襄阳)用如图所示的滑轮组提升货物,已知动滑轮重30 N,货物重360 N,上升速度是0.3 m/s,拉力F的功率是180 W(不计绳重)。求:
(1)滑轮组的机械效率η。
(2)货物上升3 m的过程中,克