7 (2024·无锡惠山区一模)某兴趣小组用滑轮组进行了一场别开生面的“一桶水提升一个人”活动.如图所示,水桶匀速直线下降8 m,使人匀速升高0.4 m,水桶对绳a的拉力为$F_1=30\ \mathrm{N}$,绳b对人的拉力为$F_2=480\ \mathrm{N}$.此过程中,下列说法正确的是(

A.$F_1$做的功小于$F_2$做的功
B.有用功为240 J
C.$F_1$做功的功率等于$F_2$做功的功率
D.滑轮组的机械效率为80%
D
).A.$F_1$做的功小于$F_2$做的功
B.有用功为240 J
C.$F_1$做功的功率等于$F_2$做功的功率
D.滑轮组的机械效率为80%
答案
D
[解析]本题考查有关滑轮组的机械效率的计算,涉及功和功率计算公式的应用以及滑轮组的特点。由题意可知,水桶匀速下降8 m,使人匀速升高0.4 m,因此可知滑轮组中承担人和动滑轮的绳子段数为$n=\dfrac{s}{h}=\dfrac{8\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{m}}=20$;$F_1$做的功为$W_1=F_1s=30\ \mathrm{N} × 8\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$,$F_2$做的功为$W_2=F_2h=480\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=192\ \mathrm{J}$,则$W_1>W_2$,故A错误;因为使用该滑轮组的目的是把人提高,因此克服人的重力做的功就是有用功,因此$W_{\mathrm{有用}}=W_2=192\ \mathrm{J}$,故B错误;因为$W_1>W_2$,时间相等,根据$P=\dfrac{W}{t}$可知,$P_1>P_2$,故C错误;滑轮组的机械效率为$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{W_2}{W_1} × 100\%=\dfrac{192\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}} × 100\%=80\%$,故D正确。
[解析]本题考查有关滑轮组的机械效率的计算,涉及功和功率计算公式的应用以及滑轮组的特点。由题意可知,水桶匀速下降8 m,使人匀速升高0.4 m,因此可知滑轮组中承担人和动滑轮的绳子段数为$n=\dfrac{s}{h}=\dfrac{8\ \mathrm{m}}{0.4\ \mathrm{m}}=20$;$F_1$做的功为$W_1=F_1s=30\ \mathrm{N} × 8\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$,$F_2$做的功为$W_2=F_2h=480\ \mathrm{N} × 0.4\ \mathrm{m}=192\ \mathrm{J}$,则$W_1>W_2$,故A错误;因为使用该滑轮组的目的是把人提高,因此克服人的重力做的功就是有用功,因此$W_{\mathrm{有用}}=W_2=192\ \mathrm{J}$,故B错误;因为$W_1>W_2$,时间相等,根据$P=\dfrac{W}{t}$可知,$P_1>P_2$,故C错误;滑轮组的机械效率为$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{W_2}{W_1} × 100\%=\dfrac{192\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}} × 100\%=80\%$,故D正确。
解析
【分析】
要解决本题,需明确滑轮组中总功、有用功的来源,掌握功、功率、机械效率的计算方法。首先,总功是拉力$F_1$做的功,对应水桶移动的距离;有用功是提升人做的功,对应拉力$F_2$做的功(人匀速时$F_2$等于人的重力)。再根据相关公式逐一分析选项,判断对错。
【解析】
1. 计算总功:$F_1$做的功为总功,$W_{总}=F_1s_1=30\ \mathrm{N}×8\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$。
2. 计算有用功:提升人做的功为有用功,$W_{有用}=F_2s_2=480\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}=192\ \mathrm{J}$。
3. 选项A:$W_{总}=240\ \mathrm{J}$,$W_{有用}=192\ \mathrm{J}$,故$F_1$做的功大于$F_2$做的功,A错误。
4. 选项B:有用功是提升人做的功,为$192\ \mathrm{J}$,不是$240\ \mathrm{J}$,B错误。
5. 选项C:功率$P=\frac{W}{t}$,时间$t$相同,$W_{总}>W_{有用}$,故$F_1$做功的功率大于$F_2$做功的功率,C错误。
6. 选项D:机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{192\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组机械效率、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际场景考查滑轮组相关计算,关键是区分总功和有用功,明确各力对应的移动距离,需熟练掌握相关公式的应用,避免混淆功的来源。
【难度系数】
0.5
要解决本题,需明确滑轮组中总功、有用功的来源,掌握功、功率、机械效率的计算方法。首先,总功是拉力$F_1$做的功,对应水桶移动的距离;有用功是提升人做的功,对应拉力$F_2$做的功(人匀速时$F_2$等于人的重力)。再根据相关公式逐一分析选项,判断对错。
【解析】
1. 计算总功:$F_1$做的功为总功,$W_{总}=F_1s_1=30\ \mathrm{N}×8\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$。
2. 计算有用功:提升人做的功为有用功,$W_{有用}=F_2s_2=480\ \mathrm{N}×0.4\ \mathrm{m}=192\ \mathrm{J}$。
3. 选项A:$W_{总}=240\ \mathrm{J}$,$W_{有用}=192\ \mathrm{J}$,故$F_1$做的功大于$F_2$做的功,A错误。
4. 选项B:有用功是提升人做的功,为$192\ \mathrm{J}$,不是$240\ \mathrm{J}$,B错误。
5. 选项C:功率$P=\frac{W}{t}$,时间$t$相同,$W_{总}>W_{有用}$,故$F_1$做功的功率大于$F_2$做功的功率,C错误。
6. 选项D:机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%=\frac{192\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}}×100\%=80\%$,D正确。
【答案】
D
【知识点】
滑轮组机械效率、功的计算、功率的计算
【点评】
本题结合实际场景考查滑轮组相关计算,关键是区分总功和有用功,明确各力对应的移动距离,需熟练掌握相关公式的应用,避免混淆功的来源。
【难度系数】
0.5
8 人在绳子的自由端用拉力 F 通过如图甲所示的滑轮组,将放在罐笼 A 中的重为 1 440 N 的建筑材料匀速提升 10 m,用时 10 s,绳子自由端移动的速度为

(第 8 题)
2
m/s,所做的有用功为14 400
J;拉力 F 所做的功随时间变化的图像如图乙所示,忽略摩擦及钢丝绳、动滑轮的重,则滑轮组的机械效率是72%
。(第 8 题)
答案
2 14 400 72%
[解析]由图甲可知$n=2$,绳子自由端移动的距离$s=2h=2 × 10\ \mathrm{m}=20\ \mathrm{m}$,绳子自由端移动的速度$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{20\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$;将重为1 440 N的建筑材料匀速提升10 m,所做的有用功$W_{\mathrm{有用}}=Gh=1\ 440\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=14\ 400\ \mathrm{J}$;根据图乙可知,10 s内拉力做的功$W_{\mathrm{总}}=20\ 000\ \mathrm{J}$,则滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{14\ 400\ \mathrm{J}}{20\ 000\ \mathrm{J}} × 100\%=72\%$。
[解析]由图甲可知$n=2$,绳子自由端移动的距离$s=2h=2 × 10\ \mathrm{m}=20\ \mathrm{m}$,绳子自由端移动的速度$v=\dfrac{s}{t}=\dfrac{20\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$;将重为1 440 N的建筑材料匀速提升10 m,所做的有用功$W_{\mathrm{有用}}=Gh=1\ 440\ \mathrm{N} × 10\ \mathrm{m}=14\ 400\ \mathrm{J}$;根据图乙可知,10 s内拉力做的功$W_{\mathrm{总}}=20\ 000\ \mathrm{J}$,则滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{14\ 400\ \mathrm{J}}{20\ 000\ \mathrm{J}} × 100\%=72\%$。
解析
【分析】首先确定滑轮组承担物重的绳子段数,再结合物体上升高度计算绳子自由端移动的距离,进而求出速度;有用功是对建筑材料做的功,利用公式$W_{有用}=Gh$计算;总功从图乙对应时间读取,最后根据机械效率公式计算滑轮组的机械效率。
【解析】1. 确定滑轮组绳子段数:由图甲可知,动滑轮上有2段绳子承担物重,即$n=2$。
2. 计算绳子自由端移动的距离:物体上升高度$h=10\ \mathrm{m}$,则绳子自由端移动的距离$s=nh=2×10\ \mathrm{m}=20\ \mathrm{m}$。
3. 计算绳子自由端移动的速度:用时$t=10\ \mathrm{s}$,根据速度公式$v=\dfrac{s}{t}$,得$v=\dfrac{20\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$。
4. 计算有用功:有用功是提升建筑材料做的功,$W_{有用}=Gh=1440\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=14400\ \mathrm{J}$。
5. 确定总功:由图乙可知,10 s内拉力做的总功$W_{总}=20000\ \mathrm{J}$。
6. 计算机械效率:根据机械效率公式$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,得$\eta=\dfrac{14400\ \mathrm{J}}{20000\ \mathrm{J}}×100\%=72\%$。
【答案】2;14400;72%
【知识点】滑轮组的计算、功的计算、机械效率
【点评】本题结合滑轮组、功和机械效率的知识点,需要掌握滑轮组绳子段数的判断,能从图像中提取总功,属于基础综合题,难度适中。
【难度系数】0.7
【解析】1. 确定滑轮组绳子段数:由图甲可知,动滑轮上有2段绳子承担物重,即$n=2$。
2. 计算绳子自由端移动的距离:物体上升高度$h=10\ \mathrm{m}$,则绳子自由端移动的距离$s=nh=2×10\ \mathrm{m}=20\ \mathrm{m}$。
3. 计算绳子自由端移动的速度:用时$t=10\ \mathrm{s}$,根据速度公式$v=\dfrac{s}{t}$,得$v=\dfrac{20\ \mathrm{m}}{10\ \mathrm{s}}=2\ \mathrm{m/s}$。
4. 计算有用功:有用功是提升建筑材料做的功,$W_{有用}=Gh=1440\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=14400\ \mathrm{J}$。
5. 确定总功:由图乙可知,10 s内拉力做的总功$W_{总}=20000\ \mathrm{J}$。
6. 计算机械效率:根据机械效率公式$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_{总}}×100\%$,得$\eta=\dfrac{14400\ \mathrm{J}}{20000\ \mathrm{J}}×100\%=72\%$。
【答案】2;14400;72%
【知识点】滑轮组的计算、功的计算、机械效率
【点评】本题结合滑轮组、功和机械效率的知识点,需要掌握滑轮组绳子段数的判断,能从图像中提取总功,属于基础综合题,难度适中。
【难度系数】0.7
9 (2024·扬州刊江区一模)如图所示是安装在某种塔式起重机吊臂一侧的滑轮组,某次匀速起吊6 000 N的物体时,上升5 m,用时15 s,滑轮组的机械效率是80%.求:
(1)所做有用功.
(2)拉力F的功率.
(3)拉力F的大小.

(1)所做有用功.
(2)拉力F的功率.
(3)拉力F的大小.
答案
(1)$3 × 10^4\ \mathrm{J}$ (2)$2\ 500\ \mathrm{W}$ (3)$2\ 500\ \mathrm{N}$
[解析]本题考查功和功率的计算以及滑轮组的机械效率计算等。
(1)有用功为$W_{\mathrm{有用}}=Gh=6\ 000\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=3 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2)根据$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%$变形可得,拉力$F$做的总功为$W_{\mathrm{总}}=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{\eta}=\dfrac{3 × 10^4\ \mathrm{J}}{80\%}=3.75 × 10^4\ \mathrm{J}$,拉力$F$的功率为$P_{\mathrm{总}}=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\dfrac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{s}}=2\ 500\ \mathrm{W}$。
(3)由图可知,滑轮组中承担总重的绳子段数为$n=3$,所以拉力作用点$F$移动的距离为$s=3h=3 × 5\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{m}$,由$W_{\mathrm{总}}=Fs$变形可得,拉力$F=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{s}=\dfrac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{m}}=2\ 500\ \mathrm{N}$。
[解析]本题考查功和功率的计算以及滑轮组的机械效率计算等。
(1)有用功为$W_{\mathrm{有用}}=Gh=6\ 000\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=3 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2)根据$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%$变形可得,拉力$F$做的总功为$W_{\mathrm{总}}=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{\eta}=\dfrac{3 × 10^4\ \mathrm{J}}{80\%}=3.75 × 10^4\ \mathrm{J}$,拉力$F$的功率为$P_{\mathrm{总}}=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\dfrac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{s}}=2\ 500\ \mathrm{W}$。
(3)由图可知,滑轮组中承担总重的绳子段数为$n=3$,所以拉力作用点$F$移动的距离为$s=3h=3 × 5\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{m}$,由$W_{\mathrm{总}}=Fs$变形可得,拉力$F=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{s}=\dfrac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{m}}=2\ 500\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的综合计算,解题思路如下:
1. 有用功是对物体做的功,直接利用公式$W_{有用}=Gh$计算;
2. 总功可通过机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$变形求得,再根据功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算拉力的功率;
3. 先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n$,拉力移动距离$s=nh$,再结合总功公式$W_{总}=Fs$求出拉力$F$的大小。
【解析】
(1) 有用功是提升物体所做的功,代入公式计算:
$W_{有用}=Gh=6000\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=3 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2) 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$,变形得总功:
$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3 × 10^4\ \mathrm{J}}{80\%}=3.75 × 10^4\ \mathrm{J}$;
拉力的功率:
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{s}}=2500\ \mathrm{W}$。
(3) 由图可知,滑轮组承担总重的绳子段数$n=3$,拉力移动的距离:
$s=nh=3 × 5\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{m}$;
由总功公式$W_{总}=Fs$,变形得拉力:
$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{m}}=2500\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)$3 × 10^4\ \mathrm{J}$;(2)$2500\ \mathrm{W}$;(3)$2500\ \mathrm{N}$
【知识点】
功的计算、功率的计算、机械效率
【点评】
本题是滑轮组相关的基础计算题,核心是掌握有用功、总功、功率及机械效率的公式,关键在于正确确定承担物重的绳子段数,公式应用需准确,属于对基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.6
本题考查滑轮组的功、功率及机械效率的综合计算,解题思路如下:
1. 有用功是对物体做的功,直接利用公式$W_{有用}=Gh$计算;
2. 总功可通过机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$变形求得,再根据功率公式$P=\frac{W_{总}}{t}$计算拉力的功率;
3. 先确定滑轮组承担物重的绳子段数$n$,拉力移动距离$s=nh$,再结合总功公式$W_{总}=Fs$求出拉力$F$的大小。
【解析】
(1) 有用功是提升物体所做的功,代入公式计算:
$W_{有用}=Gh=6000\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m}=3 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2) 由机械效率公式$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}$,变形得总功:
$W_{总}=\frac{W_{有用}}{\eta}=\frac{3 × 10^4\ \mathrm{J}}{80\%}=3.75 × 10^4\ \mathrm{J}$;
拉力的功率:
$P=\frac{W_{总}}{t}=\frac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{s}}=2500\ \mathrm{W}$。
(3) 由图可知,滑轮组承担总重的绳子段数$n=3$,拉力移动的距离:
$s=nh=3 × 5\ \mathrm{m}=15\ \mathrm{m}$;
由总功公式$W_{总}=Fs$,变形得拉力:
$F=\frac{W_{总}}{s}=\frac{3.75 × 10^4\ \mathrm{J}}{15\ \mathrm{m}}=2500\ \mathrm{N}$。
【答案】
(1)$3 × 10^4\ \mathrm{J}$;(2)$2500\ \mathrm{W}$;(3)$2500\ \mathrm{N}$
【知识点】
功的计算、功率的计算、机械效率
【点评】
本题是滑轮组相关的基础计算题,核心是掌握有用功、总功、功率及机械效率的公式,关键在于正确确定承担物重的绳子段数,公式应用需准确,属于对基础知识点的常规考查。
【难度系数】
0.6
10 中考新考法 生活实践 如图甲所示为工人师傅乘坐吊篮在高空粉刷楼体外墙的情景,吊篮可在电动机的作用下实现升降,其简化结构原理如图乙所示。某次吊升过程中,工人及工具的总重为2 000 N,电动机对绳子的拉力为1 000 N,吊篮在30 s内匀速上升了6 m。若不计滑轮重、绳重和摩擦,求:
(1)电动机对吊篮、人及工具所做的功;
(2)电动机对吊篮、人及工具做功的功率;
(3)电动机对吊篮做的功为额外功,对人和工具做的功为有用功,则求滑轮组的机械效率。

(1)电动机对吊篮、人及工具所做的功;
(2)电动机对吊篮、人及工具做功的功率;
(3)电动机对吊篮做的功为额外功,对人和工具做的功为有用功,则求滑轮组的机械效率。
答案
(1)$2.4 × 10^4\ \mathrm{J}$ (2)$800\ \mathrm{W}$ (3)$50\%$
[解析](1)因为不计滑轮重、绳重和摩擦,所以电动机对吊篮、人及工具所做的功等于拉力做的总功,由图可知$n=4$,绳子自由端移动的距离$s=nh=4 × 6\ \mathrm{m}=24\ \mathrm{m}$,则电动机对吊篮、人及工具所做的功$W_{\mathrm{总}}=Fs=1\ 000\ \mathrm{N} × 24\ \mathrm{m}=2.4 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2)电动机对吊篮、人及工具做功的功率$P=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\dfrac{2.4 × 10^4\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{s}}=800\ \mathrm{W}$。
(3)由题意可知,有用功$W_{\mathrm{有用}}=Gh=2\ 000\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m}=1.2 × 10^4\ \mathrm{J}$,滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{1.2 × 10^4\ \mathrm{J}}{2.4 × 10^4\ \mathrm{J}} × 100\%=50\%$。
[解析](1)因为不计滑轮重、绳重和摩擦,所以电动机对吊篮、人及工具所做的功等于拉力做的总功,由图可知$n=4$,绳子自由端移动的距离$s=nh=4 × 6\ \mathrm{m}=24\ \mathrm{m}$,则电动机对吊篮、人及工具所做的功$W_{\mathrm{总}}=Fs=1\ 000\ \mathrm{N} × 24\ \mathrm{m}=2.4 × 10^4\ \mathrm{J}$。
(2)电动机对吊篮、人及工具做功的功率$P=\dfrac{W_{\mathrm{总}}}{t}=\dfrac{2.4 × 10^4\ \mathrm{J}}{30\ \mathrm{s}}=800\ \mathrm{W}$。
(3)由题意可知,有用功$W_{\mathrm{有用}}=Gh=2\ 000\ \mathrm{N} × 6\ \mathrm{m}=1.2 × 10^4\ \mathrm{J}$,滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\%=\dfrac{1.2 × 10^4\ \mathrm{J}}{2.4 × 10^4\ \mathrm{J}} × 100\%=50\%$。
解析
【分析】
本题是滑轮组在生活中的应用问题,解题思路如下:首先确定滑轮组承担总重的绳子段数n,从图乙可知n=4,据此算出绳子自由端移动的距离s=nh;总功为电动机拉力做的功,利用W总=Fs计算;功率为总功与时间的比值,用P=W总/t计算;有用功是提升人和工具做的功,即W有用=Gh,机械效率为有用功与总功的比值,η=W有用/W总×100%,按步骤计算即可。
【解析】
(1) 由图乙可知,滑轮组中承担总重的绳子段数n=4,不计滑轮重、绳重和摩擦,绳子自由端移动的距离:s=nh=4×6 m=24 m,电动机对吊篮、人及工具做的总功:W总=Fs=1000 N×24 m=2.4×10⁴ J;
(2) 电动机对吊篮、人及工具做功的功率:P=W总/t=2.4×10⁴ J / 30 s=800 W;
(3) 对人和工具做的有用功:W有用=Gh=2000 N×6 m=1.2×10⁴ J,滑轮组的机械效率:η=W有用/W总×100%=(1.2×10⁴ J)/(2.4×10⁴ J)×100%=50%。
【答案】
(1)2.4×10⁴ J;(2)800 W;(3)50%
【知识点】
滑轮组的功计算;功率计算;机械效率
【点评】
本题结合高空作业吊篮的实际场景,将物理知识与生活实践结合,考查滑轮组相关的基础计算,注重知识的应用,题型常规,难度适中。
【难度系数】
0.7
本题是滑轮组在生活中的应用问题,解题思路如下:首先确定滑轮组承担总重的绳子段数n,从图乙可知n=4,据此算出绳子自由端移动的距离s=nh;总功为电动机拉力做的功,利用W总=Fs计算;功率为总功与时间的比值,用P=W总/t计算;有用功是提升人和工具做的功,即W有用=Gh,机械效率为有用功与总功的比值,η=W有用/W总×100%,按步骤计算即可。
【解析】
(1) 由图乙可知,滑轮组中承担总重的绳子段数n=4,不计滑轮重、绳重和摩擦,绳子自由端移动的距离:s=nh=4×6 m=24 m,电动机对吊篮、人及工具做的总功:W总=Fs=1000 N×24 m=2.4×10⁴ J;
(2) 电动机对吊篮、人及工具做功的功率:P=W总/t=2.4×10⁴ J / 30 s=800 W;
(3) 对人和工具做的有用功:W有用=Gh=2000 N×6 m=1.2×10⁴ J,滑轮组的机械效率:η=W有用/W总×100%=(1.2×10⁴ J)/(2.4×10⁴ J)×100%=50%。
【答案】
(1)2.4×10⁴ J;(2)800 W;(3)50%
【知识点】
滑轮组的功计算;功率计算;机械效率
【点评】
本题结合高空作业吊篮的实际场景,将物理知识与生活实践结合,考查滑轮组相关的基础计算,注重知识的应用,题型常规,难度适中。
【难度系数】
0.7
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