Question

5．電氣化鐵路的高壓輸電線，無論在嚴冬還是盛夏都要繃直，才能使高壓線與列車的電極接觸良好，這就必須對高壓線施加恒定的拉力．為此，工程師設計了如圖1所示的恒拉力系統(tǒng)，其簡化原理圖如圖2所示，實際測量得到每個水泥塊的體積為l.5×10^-2m³，共懸掛20個水泥塊．已知水泥塊的密度為2.6×10³kg/m³，g取10N/kg．

（1）請指出圖中的動滑輪、定滑輪；
（2）每個水泥塊的重力是多少？
（3）滑輪組對高壓線的拉力是多大？

Answer 1

分析 （1）滑輪的軸固定不動的叫定滑輪，軸隨物體一起運動的滑輪叫動滑輪，據(jù)此判斷；
（2）知道水泥塊的密度和體積，根據(jù)密度公式m=ρV和重力公式G=mg計算；
（3）將滑輪組沿順時針旋轉(zhuǎn)到豎直位置觀察，F(xiàn)₂相當于物重，F(xiàn)₁為拉力，根據(jù)滑輪組的組成得出n=3，所以省力情況：F₁=$\frac{1}{3}$F₂．

解答 解：（1）由圖可知，AB的轉(zhuǎn)軸固定，A、B為定滑輪，C可以左右移動為動滑輪；
（2）已知一個水泥塊的體積和密度，故可求質(zhì)量，m=ρV，
每個水泥塊的重力，G=mg=ρgV=2.6×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10^-2m³=3.9×10²N；
（3）懸掛20個水泥塊，F(xiàn)₁=20G=20×3.9×10²N；
由圖可知，有三段繩子承擔拉力，
因為F₁=$\frac{1}{3}$F₂
所以，F(xiàn)₂=3F₁=3×20×3.9×10²N=2.34×10⁴N
答：（1）A、B為定滑輪，C為動滑輪；
（2）每個水泥塊的重力是3.9×10²N；
（3）滑輪組對高壓線的拉力是2.34×10⁴N．

點評 題綜合了重力知識、密度知識、滑輪組的知識，涉及的知識點較多，要注意靈活利用．