20.【物理与工程实践】在建筑工地上,吊车是一种常见的起重设备,如图为吊车上的滑轮组的示意图。在起重过程中,钢丝绳用$6×10^{3}N$的拉力F,将重为$1.2×10^{4}N$的物体在10s内匀速提升6m(不计绳重和摩擦)。
(1)求滑轮组提升重物所做的有用功和总功。
有用功为，总功为。
(2)求滑轮组拉力F的功率。
功率为。
(3)若用该滑轮组匀速提升$1.8×10^{4}N$的重物,则其机械效率是多少?
机械效率是。

解 (1)滑轮组提升重物所做的有用功
　　$W_{有用}=Gh=1.2×10^{4}N×6m=7.2×10^{4}J$
　　滑轮组提升重物所做的总功
　　$W_{总}=Fs=3Fh=3×6×10^{3}N×6m=1.08×10^{5}J$
　　(2)拉力F的功率
　　$P=\frac {W_{总}}{t}=\frac {1.08×10^{5}J}{10s}=1.08×10^{4}W$
　　(3)由$F=\frac {1}{3}(G+G_{动})$得:动滑轮重
　　$G_{动}=3F-G=3×6×10^{3}N-1.2×10^{4}N=6×10^{3}N$ 若匀速提升$1.8×10^{4}N$的重物,其机械效率
　　$η=\frac {W'_{有用}}{W'_{总}}=\frac {W'_{有用}}{W'_{有用}+W'_{额外}}=\frac {G'h}{G'h+G_{动}h}=\frac {G'}{G'+G_{动}}=\frac {1.8×10^{4}N}{1.8×10^{4}N+6×10^{3}N}=0.75=75\%$

21. 如图所示,在建筑工地上,工人把重1200N的物体沿着长$L= 5m$、高$h= 1m$的斜面从底部匀速拉上斜面的顶端,沿斜面所用的拉力为300N(不计空气阻力)。
(1)将物体从斜面底部匀速拉到斜面顶端的过程中,拉力做了多少功?
(2)工人使用斜面做功的机械效率是多少?
(3)物体和斜面之间的摩擦力是多大?
(1)
(2)
(3)

解 (1)拉力做的功
　　$W_{总}=Fs=FL=300N×5m=1500J$
　　(2)有用功$W_{有用}=Gh=1200N×1m=1200J$
　　机械效率$η=\frac {W_{有用}}{W_{总}}=\frac {1200J}{1500J}=0.8=80\%$
　　(3)额外功
　　$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=1500J-1200J=300J$
　　根据$W_{额外}=F_{摩}L$，得到物体和斜面之间的摩擦力$F_{摩}=\frac {W_{额}}{L}=\frac {300J}{5m}=60N$