Question

用如圖所示的滑輪組吊起一個(gè)重為150N的重物，繩端需用的拉力是60N，若物體上升的高度為50cm．
（1）畫出滑輪組的繞法．
（2）此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多少？
（3）若用該滑輪組吊起300N的重物時(shí)，所用的拉力應(yīng)該是多大？（不計(jì)繩重和摩擦）

Answer 1

解：
（1）由題知，用滑輪組吊起一個(gè)重為150N的重物，繩端需用的拉力為60N，承擔(dān)物重股數(shù)n至少等于3，圖中，有兩個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪，可以從動(dòng)滑輪上面掛鉤開始繞，如下圖所示：

（2）使用滑輪組做的有用功：
W_有=Gh=150N×0.5m=75J，
s=3h=3×0.5m=1.5m，
W_總=Fs=60N×1.5m=90J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=×100%=×100%≈83.3%；
（3）由（1）知，n=3，
∵不計(jì)繩重和摩擦，
∴F=（G_物+G_動(dòng)），
即：60N=（150N+G_動(dòng)）
解得動(dòng)滑輪的重力：
G_動(dòng)=30N，
吊起300N的重物時(shí)，拉力：
F′=（G_物′+G_動(dòng)）=（300N+30N）=110N．
答：（1）滑輪組的繞法如圖所示；
（2）此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是83.3%；
（3）若用該滑輪組吊起300N的重物時(shí)，所用的拉力應(yīng)該是110N．
分析：（1）兩個(gè)定滑輪、一個(gè)動(dòng)滑輪，繞線時(shí)可以從動(dòng)滑輪上面掛鉤開始繞（n=3）；
（2）已知重物的重力和被提升的高度，根據(jù)公式W_有用=Gh求使用滑輪組做的有用功；確定了n=3，求出拉力端移動(dòng)的距離s=nh，知道拉力大小，W_總=Fs求總功，有用功與總功的比值就是滑輪組的機(jī)械效率；
（3）知道物重和拉力，不計(jì)繩重和摩擦，利用F=（G_物+G_動(dòng)）求動(dòng)滑輪重；再利用該公式求吊起300N的重物時(shí)，所用的拉力．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了滑輪組的繞法、使用滑輪組拉力的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算，利用好不計(jì)繩重和摩擦?xí)rF=（G_物+G_動(dòng)）是本題的關(guān)鍵．