Question

19．用一根繩子和兩個滑輪，組成拉力向下的滑輪組，若每個滑輪重60N，最多能提起的重物為140N．求：
（1）畫出滑輪組的設計圖？
（2）不計摩擦，繩子能承受的最大拉力是多大？
（3）此滑輪組機械效率是多大？
（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)兩個滑輪，已知拉力的方向向下，由此可知重物由兩端繩子承擔；
（2）根據(jù)最多能提起的重物為140N和每個滑輪重60N，根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）可求得繩子能承受的最大拉力；
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$可求得此滑輪組機械效率．
（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，然后繞過動滑輪，如圖所示：

（2）已知最多能提起的重物為140N和每個滑輪重60N，則每段繩子能承受的最大拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動）=$\frac{1}{2}$（140N+60N）=100N．重物由兩端繩子承擔；
則繩子能承受的最大拉力是200N；
（3）該滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$×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）不計摩擦，繩子能承受的最大拉力是200N；
（3）此滑輪組機械效率是70%；
（4）拉力功率是40W．

點評 此題主要考查的是學生對滑輪組省力特點和機械效率計算公式及其變形公式的理解和掌握，基礎性題目．