Question

【题目】为了将放置在水平地面上重的重物提升到高处，小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力拉绳时，重物的速度和高度随时间变化的关系图象如图丙、丁所示。绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：（不计绳重和摩擦）

(1)在内，拉力的功率及滑轮组的机械效率。

(2)在内，拉力做的功。

(3)若绳子能承受的最大拉力是，小李体重为，他站在地面向下拉绳子使物体匀速上升，最大能提升多重的物体？

(4)请提出一种提高该滑轮组效率的方法。

Answer 1

【答案】(1)300W，83.33%；(2)187.5J；(3)1480N；(4)减轻滑轮自重

【解析】

(1)由图象可知，在内，重物做匀速运动，其速度，拉力，

因为连接动滑轮的绳子有3根，所以拉力的作用点下降的速度v绳是重物上升速度v1的3倍,下降距离是重物上升高度h的3倍,即

v绳=3 v1 ， s=3h

拉力的功率

滑轮组的机械效率

(2)在内，拉力，重物上升高度，

拉力通过的距离

拉力所做的功

；

(3)不计绳重和摩擦，因为

则

绳子能承受的最大拉力是，所以物体的最大重力

(4) 可以通过减轻滑轮自重提高该滑轮组效率。

答：（1）在2～3s内，拉力F的功率P为300W，滑轮组的机械效率为83.33%；
（2）在1～2s内，拉力F所做的功W为187.5J；
（3）最大能提升1480N的物体；

（4）可以通过减轻滑轮自重提高该滑轮组效率。