如图所示的滑轮组吊起重120N的物体，小明用力F匀速往下拉绳，拉力F=50N时，使物体在10s内匀速上升2m（不计绳重和一切摩擦）．求：（1）利用此滑轮组提升物体时做的有用功是多少？（2）

Question

如图所示的滑轮组吊起重120N的物体，小明用力F匀速往下拉绳，拉力F=50N时，使物体在10s内匀速上升2m（不计绳重和一切摩擦）．求：

（1）利用此滑轮组提升物体时做的有用功是多少？
（2）拉力F做功的功率为多大？
（3）此时滑轮组的机械效率为多大？
（4）小明在绳子端需要多大的力才能吊起重力为300N的物体？

Answer 1

（1）有用功：W_有=Gh=120N×2m=240J；
（2）物体上升速度：v_物=(h)/(t)=(2m)/(10s)=0.2m/s，
由图可知绳子的有效股数为3，
绳子自由端移动的速度：v_绳=nv_物=3×0.2m/s=0.6m/s，
拉力F做功的功率：P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv_绳=50N×0.6m/s=30W；
（3）此时滑轮组的机械效率：
η=(W有)/(W总)=(Gh)/(Fs)=(Gh)/(Fnh)=(G)/(nF)=(120N)/(3×50N)×100%=80%．
（3）不计绳重和一切摩擦，由F=(1)/(n)（G+G_动）得，
动滑轮的重力：G_动=nF-G=3×50N-120N=30N，
提升300N物体时，需要的拉力：
F′=(1)/(n)（G_物′+G_动）=(1)/(3)（300N+30N）=110N．
答：（1）利用此滑轮组提升物体时做的有用功是240J；
（2）拉力F做功的功率为240W；
（3）此时滑轮组的机械效率为80%；
（4）吊起重力为300N的物体，小明在绳子端需要110N的力．