Question

某兴趣小组用如图甲所示的滑轮组（物体与动滑轮用绳子a连接）匀速拉动放在同一水平面上的不同物体，物体受到的摩擦力从200N开始逐渐增加，直到组装滑轮组的绳子b被拉断，每次物体拉动的距离均为2m。 通过实验绘出了该滑轮组机械效率随物体受到摩擦力大小变化的关系图像如图乙。（不计绳重和绳与滑轮间的摩擦）求：

（1）（2分）动滑轮重力

（2）（3分）当滑轮组的机械效率为80%，物体以0.2m/s的速度匀速运动时，该滑轮组的有用功率

（3）（2分）一个重500N的同学利用该滑轮组，想独自用竖直向下的力拉断绳子b，请你通过计算分析他能否实现

Answer 1

解：（1）由图乙可知，当f₁=200N时，  ﹪

           W_有用1 = fs      由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦

           W_额外 = G_动s

           ∴ W_总1 = fs+ G_动s

           ∵

           ∴ ﹪

           ∴  G_动 = 200N                                         

      （2）当﹪时，﹪

∴  f₂ = 800N                                         

∴  W_有用2 = f₂s = 800N×2m = 1600J                    

 ∵

∴                               

∵ 

∴                       

          另解：当﹪时，

∴  f₂ = 800N                                 

∵ 

∴          

      （3）由图乙可知，当f₃=1600N时，绳子刚好被拉断，由于不计绳重及绳与滑轮间的摩擦，且物体做匀速直线运动

           ∴  绳b承受的最大拉力

∴                     

因为人的重力为500N，竖直匀速拉动，所以绳子对人的最大拉力为人的重力，根据力的作用是相互的，故人给绳子的最大拉力为500N，由于绳子b承受的最大拉力大于人给绳子的最大拉力，所以该同学不能拉断绳子b 。