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如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图,它由4个定滑轮和2个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,摇动旋轮的摇柄可以使晾衣架升降,假设在升降过程中衣架横梁始终保

题目详情
如图所示为一种手摇升降晾衣架示意图,它由4个定滑轮和2个动滑轮组成,绳子的尾端绕在一个固定在墙壁的旋轮上,摇动旋轮的摇柄可以使晾衣架升降,假设在升降过程中衣架横梁始终保持水平.第一次晾晒衣物时,将重150N的衣物(含横梁及晾衣架)以0.12m/s的速度匀速提起1.2m,在此过程中旋轮牵引绳子的拉力F1所做的功是200J.第二次晾晒衣物时,旋轮牵引绳子的拉力大小为40N,使衣物匀速上升1m,在提升衣物(含横梁及晾衣架)过程中滑轮组的机械效率比第一次降低了1%.旋轮的摩擦及细绳的质量均忽略不计,动滑轮的总重为2N,取g=10N/kg.求:
(1)拉力F1做功的功率;
(2)第一次利用该晾衣架提升衣物过程中,滑轮组的机械效率;
(3)第二次利用该晾衣架提升衣物过程中,需克服摩擦力做多少功.
▼优质解答
答案和解析
(1)第一次提升衣物升所用的时间  t=
s
v
1.2m
0.12m/s
=10s
拉力F1做功的功率  P1=
W1
t
200J
10s
=20W
(2)第一次利用晾衣架提升衣物的机械效率:
W=G•h=150N×1.2m=180J
W=200J
故η1=
W
W
180J
200J
═90%
(3)第二次利用晾衣架提升衣物的机械效率  η21-1%=89%
总功  W′=F2s′=40N×4×1m=160J                              
有用功  W′=η2 W′=142.4J
克服动滑轮总重做功  W=Gh′=2N×1m=2J
需克服摩擦力做功  Wf=W′-W′-W=160J-142.4J-2J=15.6J.
故答案为:(1)拉力F1做功的功率20W;
(2)第一次利用该晾衣架提升衣物过程中,滑轮组的机械效率90%;
(3)第二次利用该晾衣架提升衣物过程中,需克服摩擦力做功15.6J.
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