19.用一根繩子和兩個(gè)滑輪,組成拉力向下的滑輪組,若每個(gè)滑輪重60N,最多能提起的重物為140N.求:
(1)畫出滑輪組的設(shè)計(jì)圖?
(2)不計(jì)摩擦,繩子能承受的最大拉力是多大?
(3)此滑輪組機(jī)械效率是多大?
(4)若1s內(nèi)將此物體豎直提起0.2m,拉力功率是多大?

分析 (1)根據(jù)兩個(gè)滑輪,已知拉力的方向向下,由此可知重物由兩端繩子承擔(dān);
(2)根據(jù)最多能提起的重物為140N和每個(gè)滑輪重60N,根據(jù)F=$\frac{1}{2}$(G+G動(dòng))可求得繩子能承受的最大拉力;
(3)根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$可求得此滑輪組機(jī)械效率.
(4)根據(jù)W=Fs可求得拉力做功,然后利用P=$\frac{W}{t}$求得拉力功率.

解答 解:(1)用一根繩子和兩個(gè)滑輪,組成的滑輪組拉力向下,繩子先繞在定滑輪上,然后繞過動(dòng)滑輪,如圖所示:

(2)已知最多能提起的重物為140N和每個(gè)滑輪重60N,則每段繩子能承受的最大拉力F=$\frac{1}{2}$(G+G動(dòng))=$\frac{1}{2}$(140N+60N)=100N.重物由兩端繩子承擔(dān);
則繩子能承受的最大拉力是200N;
(3)該滑輪組的機(jī)械效率:η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{G+{G}_{動(dòng)}}$×100%=$\frac{140N}{140N+60N}$=70%;
(4)1s內(nèi)將此物體豎直提起0.2m,則拉力移動(dòng)的距離s=2h=2×0.2m=0.4m,
拉力做功W=Fs=100N×0.4m=40J,
拉力功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{40J}{1s}$=40W.
答:(1)見上圖;
(2)不計(jì)摩擦,繩子能承受的最大拉力是200N;
(3)此滑輪組機(jī)械效率是70%;
(4)拉力功率是40W.

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)滑輪組省力特點(diǎn)和機(jī)械效率計(jì)算公式及其變形公式的理解和掌握,基礎(chǔ)性題目.

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