题目内容

如图装置,绳重和摩擦不计.
(1)请利用图示的3个滑轮,补画出滑轮组完整的绕线.
(2)若物重为50N时,绳端需用20N的拉力才能把物体匀速提升,则将重为90N的物体匀速提升,绳端需要多大的拉力?当90N的重物升高1m时,此时的机械效率为多少?
(3)如果绳子能承受的最大拉力为60N,那么该滑轮组最大可以吊起多重的物体?此时的机械效率又为多大?
(4)当动滑轮重为多少时,使用该滑轮组提起20N重的钩码刚好不省力?
(1)动滑轮上有4段绳子,拉力方向向上;如图所示:

(2)∵F=
1
4
(G+G
∴G=4F-G=4×20N-50N=30N;
将重为90N的物体匀速提升,绳端需要的拉力:F′=
1
4
(G+G′)=
1
4
(30N+90N)=30N;
此时滑轮组的机械效率:η=
W
W
×100%=
G′h
F′s
×100%=
G
4F′
×100%=
90N
4×30N
×100%=75%.
(3)∵F=
1
4
(G+G最大
∴G最大=4F-G=4×60N-30N=210N;
此时滑轮组的机械效率:η=
W
W
×100%=
G最大h
F最大s
×100%=
G最大
4F最大
×100%=
210N
4×60N
×100%=87.5%.
(4)由F=
1
4
(G′+G′)可得:
20N=
1
4
(G′+20N)
G′=60N.
答:(2)将重为90N的物体匀速提升,绳端需要的拉力为30N;当90N的重物升高1m时,此时的机械效率为75%;
(3)如果绳子能承受的最大拉力为60N,那么该滑轮组最大可以吊起210N的物体;此时的机械效率为87.5%;
(4)当动滑轮重为60N时,使用该滑轮组提起20N重的钩码刚好不省力.
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