Question

1．一名学生站在水平地面上，要用滑轮组将600N的重物匀速提升3m．
（1）画出滑轮组的绕线方式；
（2）该同学需做的有用功多大？
（3）若匀速提升过程中滑轮组的机械效率是75%，拉力F做的功多大？拉力F多大？

Answer 1

分析 （1）这位同学站在地面上，所以绳子自由端拉力向下，由此画出滑轮组的绕线方式；
（2）根据W=Gh求出有用功；
（3）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%求出总功，利用W=Fs求出拉力的大小．

解答 解：
（1）由图可知，学生站在地面上，所以最终的绳子自由端方向向下，则绳子的起始端应在定滑轮上，如图所示：
；
（2）拉力做的有用功：
W_有=Gh=600N×3m=1800J；
（3）由图可知，n=2，则绳端移动的距离：s=nh=2×3m=6m，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%可得，拉力做的总功：
W_总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{1800J}{75%}$=2400N，
由W=Fs可得，拉力的大小：
F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{2400J}{6m}$=400N．
答：（1）图见上；（2）该同学需做的有用功为1800J；（3）拉力F做的功为2400J，拉力大小为400N．

点评 本题考查了滑轮组的组装以及功、机械效率公式的应用，设计滑轮组的绕绳方案应从两方面考虑，一是省力情况，二是绳子自由端的方向．