（2012•盘锦）如图所示，为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6kg，小明用2.4N的拉力竖直向上匀速拉动细绳（绳重和摩擦忽略不计，g取10N/kg）．（1）若钩码2s内上升0.1m，

Question

（2012•盘锦）如图所示，为“测量滑轮组机械效率”的实验装置，钩码总质量为0.6kg，小明用2.4N的拉力竖直向上匀速拉动细绳（绳重和摩擦忽略不计，g取10N/kg）．
（1）若钩码2s内上升0.1m，则钩码上升的速度为多少？
（2）小明拉力做功的功率的是多少？该滑轮组的机械效率是多少？（结果保留一位小数）
（3）当钩码总重力为12N时，该滑轮组的机械效率为多大？（结果保留一位小数）．

Answer 1

（1）钩码在2s内上升0.1m，故钩码上升的速度为V=(S)/(t)=(0.1m)/(2s)=0.05m/s；
（2）由滑轮组结构得出承担物重的绳子股数n=3，则s=3h=3×0.1m=0.3m；
此时拉力做的功是：W_总=FS=2.4N×0.3m=0.72J；
故此时的功率是：P=(W)/(t)=(0.72J)/(2s)=0.36W；
此时钩码的重力是：G=mg=0.6kg×10N/kg=6N；
故有用功是：W_有=FS=Gh=6N×0.1m=0.6J
故此时的机械效率是：η=(W有)/(W总)=(0.6J)/(0.72J)×100%=83.3%．
（3）在不计绳重和摩擦的情况下，动滑轮的重力是：
G_动=nF-G=3×2.4N-6N=1.2N；
假设钩码上升的高度是hm，所以当钩码总重力为12N时的有用功是：W_有=FS=Gh=12N×hm=12hJ
此时动滑轮上升的高度是hm，故额外功是：W_额=FS=G_动h=1.2N×hm=1.2hJ
所以总功是：W_总=W_有+W_额=12hJ+1.2hJ=13.2hJ；
故此时的机械效率是：η=(W有)/(W总)=(12hJ)/(13.2hJ)×100%=90.9%．
答：（1）若钩码2s内上升0.1m，则钩码上升的速度为0.05m/s；（2）小明拉力做功的功率0.36W；该滑轮组的机械效率是83.3%；（3）当钩码总重力为12N时，该滑轮组的机械效率90.9%．