为了将放置在水平地面上重G=100N的重物A提升到高处.小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置.当小明用竖

为了将放置在水平地面上重G=100N的重物A提升到高处.小明同学设计了如图甲所示的滑轮组装置.当小明用竖直向下的力拉绳时,拉力F、重物上升的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图乙、丙和丁所示.不计绳重及轴摩擦.求:(1)画出在0~1s内,重物A的受力分析图;(2)在1~2s内,拉力F做功的功率P;(3)在2~3s内,滑轮组的机械效率η.(结果请保留两位有效数字.)

(1)由丙图可见,在0~1s内物体A静止,由于静止因此受到的是平衡力;
物体A受到竖直向下的重力G=100N,
由于与动滑轮相连的有3段绳子,因此竖直向上的拉力F=3F1=3×30N=90N;
则地面对A的支持力F=G-F=100N-90N=10N,支持力竖直向上,受力分析图如下:

(2)在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m,
拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m,
拉力做的功:W=F2s2=50N×3.75m=187.5J,
功率用P=
W
t
=
187.5J
1s
=187.5W;
(3)由丙图可知,物体在2~3s内做匀速直线运动,受到绳子拉力F=40N
滑轮组的机械效率:η=
W有用
W
×100%=
Gh
FS
×100%=
Gh
F×3h
×100%=
100N
40N×3
×100%≈83.33%.
答:(1)如图所示;
(2)在1~2s内,拉力F做功的功率是187.5W;
(3)在2~3s内,滑轮组的机械效率是83.33%.
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