Question

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？

Answer 1

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．