7.如图所示,小宇用滑轮组把重为5.4 N的物体匀速提升了0.5 m。此过程中绳端拉力F做的功为3.6 J,绳重和摩擦忽略不计。求:
(1)小宇用滑轮组提升物体时做的额外功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)该滑轮组中动滑轮的重力。

(1)小宇用滑轮组提升物体时做的额外功;
(2)该滑轮组的机械效率;
(3)该滑轮组中动滑轮的重力。
答案
7.(1)0.9 J
(2)75%
(3)1.8 N
(2)75%
(3)1.8 N
解析
【分析】
要解决这道滑轮组的问题,需明确各功的关系及相关公式:首先,有用功是对物体做的功,总功是拉力做的功,额外功等于总功减去有用功;其次,机械效率是有用功与总功的比值;最后,绳重和摩擦忽略时,额外功全部用来提升动滑轮,因此可通过额外功和物体上升高度计算动滑轮重力。解题时先计算有用功,再依次求额外功、机械效率,最后计算动滑轮重力。
【解析】
解:
(1) 提升物体做的有用功:
$ W_{有} = Gh = 5.4\,\mathrm{N} × 0.5\,\mathrm{m} = 2.7\,\mathrm{J} $
额外功:
$ W_{额} = W_{总} - W_{有} = 3.6\,\mathrm{J} - 2.7\,\mathrm{J} = 0.9\,\mathrm{J} $
(2) 滑轮组的机械效率:
$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{2.7\,\mathrm{J}}{3.6\,\mathrm{J}} × 100\% = 75\% $
(3) 绳重和摩擦忽略不计,额外功是克服动滑轮重力做的功,即 $ W_{额} = G_{动}h $,则动滑轮重力:
$ G_{动} = \frac{W_{额}}{h} = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{0.5\,\mathrm{m}} = 1.8\,\mathrm{N} $
【答案】
(1) 0.9 J;(2) 75%;(3) 1.8 N
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题为滑轮组基础计算题,考查功、机械效率的基本公式应用,以及不计绳重摩擦时动滑轮重力的计算,属于常规题型,只要掌握相关公式即可顺利解答。
【难度系数】
0.5
要解决这道滑轮组的问题,需明确各功的关系及相关公式:首先,有用功是对物体做的功,总功是拉力做的功,额外功等于总功减去有用功;其次,机械效率是有用功与总功的比值;最后,绳重和摩擦忽略时,额外功全部用来提升动滑轮,因此可通过额外功和物体上升高度计算动滑轮重力。解题时先计算有用功,再依次求额外功、机械效率,最后计算动滑轮重力。
【解析】
解:
(1) 提升物体做的有用功:
$ W_{有} = Gh = 5.4\,\mathrm{N} × 0.5\,\mathrm{m} = 2.7\,\mathrm{J} $
额外功:
$ W_{额} = W_{总} - W_{有} = 3.6\,\mathrm{J} - 2.7\,\mathrm{J} = 0.9\,\mathrm{J} $
(2) 滑轮组的机械效率:
$ \eta = \frac{W_{有}}{W_{总}} × 100\% = \frac{2.7\,\mathrm{J}}{3.6\,\mathrm{J}} × 100\% = 75\% $
(3) 绳重和摩擦忽略不计,额外功是克服动滑轮重力做的功,即 $ W_{额} = G_{动}h $,则动滑轮重力:
$ G_{动} = \frac{W_{额}}{h} = \frac{0.9\,\mathrm{J}}{0.5\,\mathrm{m}} = 1.8\,\mathrm{N} $
【答案】
(1) 0.9 J;(2) 75%;(3) 1.8 N
【知识点】
滑轮组的功、机械效率、动滑轮重力计算
【点评】
本题为滑轮组基础计算题,考查功、机械效率的基本公式应用,以及不计绳重摩擦时动滑轮重力的计算,属于常规题型,只要掌握相关公式即可顺利解答。
【难度系数】
0.5
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