Question

張強(qiáng)同學(xué)利用如圖所示的滑輪組將貨物運(yùn)送到樓上，圖中每個(gè)滑輪等重，不計(jì)繩子重和摩擦。如果所送貨物重G從200N開(kāi)始逐漸增加，直到繩子被拉斷。每次均勻速拉動(dòng)繩子，且提升高度都為10m。圖乙記錄了在整個(gè)過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率隨貨物的重力的增加而變化的圖像。請(qǐng)根據(jù)有關(guān)信息完成以下問(wèn)題：
（1）每個(gè)滑輪的重是多少？
（2）當(dāng)貨物重為1000N時(shí)，張強(qiáng)同學(xué)所做的總功為多少？
（3）繩子能承受的最大拉力是多少？
（4）當(dāng)繩子的拉力最大時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是多少?

Answer 1

（1）200N （2）12000J （3）600N （4）88.9％

（1）由乙圖可知：當(dāng)G=200N時(shí)，η=50%，
∵η===，
即：50%=，
∴G_動(dòng)=200N．
（2）∵G_物=1000N，G_動(dòng)=200N，h=10m，
∴有用功為：W_有用=Gh=1000N×10m=10000J，
額外功為：W_額外=G_動(dòng)h=200N×10m=2000J，
則總功為：W總=W_有用+W_額外=10000+：2000J=12000J．
（3）由乙圖可知：當(dāng)物重最大為G′=1600N時(shí)，繩子剛好被拉斷，
而滑輪組由3段繩子吊著貨物，
則繩子能承受的最大拉力：
F_大=（G′+G_動(dòng)）=（1600N+200N）=600N．
（4）∵物重最大為G′=1600N，G_動(dòng)=200N，h=10m，
∴有用功為：W_有用′=G′h=1600N×10m=16000J，
額外功為：W_額外′=G_動(dòng)h=200N×10m=2000J，
則滑輪組的機(jī)械效率為：
η===≈88.9%．
答：（1）每個(gè)滑輪的重是200N．
（2）當(dāng)貨物重為1000N時(shí)，張強(qiáng)同學(xué)所做的總功為12000J．
（3）繩子能承受的最大拉力是600N．
（4）當(dāng)繩子的拉力最大時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率是88.9%．
主要考查的是拉力、有用功、額外功、總功和滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算方法，掌握機(jī)械效率、物重、動(dòng)滑輪重之間的關(guān)系是解答此題的關(guān)鍵．