题目内容

【题目】随着社会的发展,人们生活水平的提高,人们的住房条件也得到了很大的改善.小明家最近购置了一套新房,为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上,小明利用物理课上学过的滑轮组,设计了如图甲所示的材料搬运方案(其中每个滑轮重30N,绳子足够长,所能承受的最大拉力为250N,不计绳重及摩擦).

(1)计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力?
(2)小明爸爸观察了该装置后,他想如果将该装置的滑轮位置颠倒(如图乙所示)是否会更省力一些,请你你通过计算说明小明爸爸的想法是否正确.
(3)求两种方案的机械效率之比?

【答案】
(1)解:由图甲知通过动滑轮绳子的段数n=3,

绳子的拉力:由F= (G+G)= (600N+30N)=210N,

所能承受的最大拉力为250N,所以没有超过绳子的最大承受力

答:计算说明绳子的拉力没有超过绳子的最大承受力;


(2)解:滑轮位置颠倒后,由图乙知,人站在楼上,绳子最后朝上拉,可由外向内画出滑轮组的连线如图所示:

由图知,n′=4,此时绳子自由端拉力:

F′= ×(G+2G)= ×(600N+2×30N)=165N,

由此可知,小明爸爸的想法正确

答:小明爸爸的想法正确


(3)解:由η= = = 可得:

= = = =

答:两种方案的机械效率之比为22:21


【解析】(1)由图甲知通过动滑轮绳子的段数n,由F= (G+G)计算绳子的拉力,从而知是否超过绳子的最大承受力;(2)由图乙知,人站在楼上,绳子最后朝上拉,由此画出滑轮组的连线,计算绳子拉力从而知小明爸爸的想法是否正确;(3)不计绳重及摩擦,由η= 计算两种方案的机械效率之比.
【考点精析】本题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算的相关知识点,需要掌握1、根据题意确定重物和动滑轮的重力由几段绳承担,用n 表示.2、确定重物的上升距离,和拉力F 的绳端的移动距离;重物的上升距离为:h则拉力F 的绳端的移动距离就是:nh;3、看是否计动滑轮的重力.(绳重与摩擦一般情况都不计)当不计动滑轮重力时,拉力F = (1/n)G物 ;当计动滑轮重力时,拉力F = (1/n)(G + G)才能正确解答此题.

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