如图所示,工人利用滑轮组将沙子从地面提升到三楼,(每层楼高3米)沙子的质量为50kg,装沙子的桶的质量8kg,动滑轮的质量为2kg,工人匀速拉绳子的力为300N(忽略

发布时间:2020-08-10 13:41:10

如图所示,工人利用滑轮组将沙子从地面提升到三楼,(每层楼高3米)沙子的质量为50kg,装沙子的桶的质量8kg,动滑轮的质量为2kg,工人匀速拉绳子的力为300N(忽略摩擦和绳重,g取10N/kg)
求:
(1)工人做的总功;
(2)工人做的额外功.
(3)滑轮组的机械效率.

网友回答

已知:沙子的质量m=50kg,装沙子的桶的质量m1=8kg,动滑轮的质量m2=2kg,工人匀速拉绳子的力F=300N,g=10N/kg.
求:(1)总功W总=?;(2)额外功W额=?;(3)滑轮组的机械效率η=?
解:(1)由图知,沙子上升的高度h=2×3m=6m,
绳子股数n=2,拉力端移动的距离s=nh=2×6m=12m,拉力做功:
W总=Fs=300N×12m=3600J;
(2)∵忽略摩擦和绳重,所以克服动滑轮重和桶重做的是额外功,
∴工人做的额外功:
W额=(G桶+G动)h=(m桶+m动)gh=(8kg+2kg)×10N/kg×6m=600J.
(3)工人做的有用功:
W有用=W总-W额=3600J-600J=3000J,
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%≈83.3%.
答:(1)工人做的总功3600J;
(2)工人做的额外功600J;
(3)滑轮组的机械效率83.3%.
解析分析:(1)由图知,承担物重的绳子股数n=2,拉力端移动的距离S=2h,利用公式W=FS求拉力做功;
(2)由于忽略摩擦和绳重,提升动滑轮和桶做的功为额外功,利用W=Gh求工人做的额外功;
(3)根据公式W有用=W总-W额求出工人做的有用功,根据公式η=×100%求出滑轮组的机械效率.

点评:本题考查了使用滑轮组时有用功、额外功、总功和机械效率的计算,知道忽略摩擦和绳重,提升动滑轮和桶做的功为额外功是本题的关键.
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