王奶奶家住六楼,腿脚不好,上下楼不方便,社区的“助老爱心”小组帮她想了一个好办法:用一根轻质长绳(绳重),一个滑轮、一个篮筐上下吊物品.篮筐重6N,滑轮重2N,每层楼高3m(摩擦不计)
问:(1)“助老爱心”小组帮王奶奶把一个6.4斤重的西瓜放在篮筐里,王奶奶用此装置(如图所示)将西瓜提到六楼做功多少焦耳?(1斤=0.5kg,g=10N/kg)
(2)此装置的机械效率多大?
(3)有哪些方法可以帮助王奶奶提高机械效率?
网友回答
解:
(1)西瓜上升的高度:h=3m×5=15m,
拉力端移动的距离:
s=2h=2×15m=30m,
西瓜质量:m=6.4斤=3.2kg,
西瓜重力:
G瓜=mg=3.2kg×10N/kg=32N,
∵不计绳重和摩擦,
∴F=(G瓜+G筐+G轮)=(32N+6N+2N)=20N,
拉力做功:
W总=Fs=20N×30m=600J;
(2)对西瓜做的有用功:
W有用=Gh=32N×15m=480J,
此装置的机械效率:
η=×100%=×100%=80%;
(3)提高机械效率的方法:①增大每次提升的物体重,②减小篮筐、动滑轮的重力.
答:(1)用此装置将西瓜提到六楼做功600焦耳;
(2)此装置的机械效率80%;
(3)①增大每次提升的物体重;②减小篮筐、动滑轮的重力.
解析分析:(1)知道每层楼高,可求西瓜上升的高度,图中使用的是动滑轮,利用s=2h求拉力端移动的距离;不计绳重和摩擦,利用F=(G瓜+G筐+G轮)求拉力大小,再利用W=Fs求拉力做功;
(2)求出西瓜重,利用W=Gh求对西瓜做的有用功,再利用效率公式求此装置的机械效率;
(3)可以从增大提升物重、减小额外功等方面分析.
点评:本题考查了学生对功的公式、机械效率公式的掌握和运用,区分有用功、额外功是本题的关键(对西瓜做的功是有用功、对篮筐和动滑轮做的功是额外功).