Question

19．用一根绳子和两个滑轮，组成拉力向下的滑轮组，若每个滑轮重60N，最多能提起的重物为140N．求：
（1）画出滑轮组的设计图？
（2）不计摩擦，绳子能承受的最大拉力是多大？
（3）此滑轮组机械效率是多大？
（4）若1s内将此物体竖直提起0.2m，拉力功率是多大？

Answer 1

分析 （1）根据两个滑轮，已知拉力的方向向下，由此可知重物由两端绳子承担；
（2）根据最多能提起的重物为140N和每个滑轮重60N，根据F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）可求得绳子能承受的最大拉力；
（3）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$可求得此滑轮组机械效率．
（4）根据W=Fs可求得拉力做功，然后利用P=$\frac{W}{t}$求得拉力功率．

解答 解：（1）用一根绳子和两个滑轮，组成的滑轮组拉力向下，绳子先绕在定滑轮上，然后绕过动滑轮，如图所示：

（2）已知最多能提起的重物为140N和每个滑轮重60N，则每段绳子能承受的最大拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）=$\frac{1}{2}$（140N+60N）=100N．重物由两端绳子承担；
则绳子能承受的最大拉力是200N；
（3）该滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$×100%=$\frac{140N}{140N+60N}$=70%；
（4）1s内将此物体竖直提起0.2m，则拉力移动的距离s=2h=2×0.2m=0.4m，
拉力做功W=Fs=100N×0.4m=40J，
拉力功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{40J}{1s}$=40W．
答：（1）见上图；
（2）不计摩擦，绳子能承受的最大拉力是200N；
（3）此滑轮组机械效率是70%；
（4）拉力功率是40W．

点评 此题主要考查的是学生对滑轮组省力特点和机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握，基础性题目．