在九年級物理拓展課上，李博同學模擬某建築工地上塔吊的工作情景，設置瞭如圖所示的滑輪組來提升裝修材料，若他用25...

問題詳情：

在九年級物理拓展課上，李博同學模擬某建築工地上塔吊的工作情景，設置瞭如圖所示的滑輪組來提升裝修材料，若他用250N的拉力在20s內將450N的材料提升了10m，（不計繩重和摩擦，g＝10N/kg）。求：

（1）拉力的功率是多少？

（2）提升450N材料時，此滑輪組的機械效率是多少？

（3）若繩子能承受的最大拉力為400N時，此滑輪組的機械效率最大可提高到多少？

【回答】

（1）拉力的功率是375W；

（2）提升450N材料時，此滑輪組的機械效率是60%；

（3）若繩子能承受的最大拉力為400N時，此滑輪組的機械效率最大可提高到75%。

【分析】（1）由圖可知連接動滑輪繩子的股數，根據s＝nh求出繩子自由端移動的距離，然後利用W＝Fs求出拉力做的功，最後根據P＝求出拉力的功率；

（2）由W有用＝Gh可求得有用功，利用η＝可求得機械效率；

（3）由F＝（G+G動）可求得動滑輪的重力，再利用F′＝（G′+G動）可求得最大物重，然後利用η＝＝＝求得此滑輪組的最大機械效率。

【解答】（1）由圖知，n＝3，

則繩子自由端移動的距離：

s＝nh＝3×10m＝30m，

拉力做的功：

W總＝Fs＝250N×30m＝7500J，

則施加拉力的功率：

P＝＝＝375W；

（2）有用功W有用＝Gh＝450N×10m＝4500J，

機械效率η＝×100%＝×100%＝60%；

（3）由F＝（G+G動）可得，

動滑輪的重力G動＝nF﹣G＝3×250N﹣450N＝300N；

由F＝（G+G動）可得，

最大物重G′＝nF′﹣G動＝3×400N﹣300N＝900N；

此滑輪組的最大機械效率η′＝＝＝＝＝75%。

【點評】本題考查了功的公式、功率公式及效率公式的應用等知識，掌握相關的公式及變形公式是解題的關鍵。

知識點：機械效率

題型：計算題