Question

5．电气化铁路的高压输电线，无论在严冬还是盛夏都要绷直，才能使高压线与列车的电极接触良好，这就必须对高压线施加恒定的拉力．为此，工程师设计了如图1所示的恒拉力系统，其简化原理图如图2所示，实际测量得到每个水泥块的体积为l.5×10^-2m³，共悬挂20个水泥块．已知水泥块的密度为2.6×10³kg/m³，g取10N/kg．

（1）请指出图中的动滑轮、定滑轮；
（2）每个水泥块的重力是多少？
（3）滑轮组对高压线的拉力是多大？

Answer 1

分析 （1）滑轮的轴固定不动的叫定滑轮，轴随物体一起运动的滑轮叫动滑轮，据此判断；
（2）知道水泥块的密度和体积，根据密度公式m=ρV和重力公式G=mg计算；
（3）将滑轮组沿顺时针旋转到竖直位置观察，F₂相当于物重，F₁为拉力，根据滑轮组的组成得出n=3，所以省力情况：F₁=$\frac{1}{3}$F₂．

解答 解：（1）由图可知，AB的转轴固定，A、B为定滑轮，C可以左右移动为动滑轮；
（2）已知一个水泥块的体积和密度，故可求质量，m=ρV，
每个水泥块的重力，G=mg=ρgV=2.6×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10^-2m³=3.9×10²N；
（3）悬挂20个水泥块，F₁=20G=20×3.9×10²N；
由图可知，有三段绳子承担拉力，
因为F₁=$\frac{1}{3}$F₂
所以，F₂=3F₁=3×20×3.9×10²N=2.34×10⁴N
答：（1）A、B为定滑轮，C为动滑轮；
（2）每个水泥块的重力是3.9×10²N；
（3）滑轮组对高压线的拉力是2.34×10⁴N．

点评 题综合了重力知识、密度知识、滑轮组的知识，涉及的知识点较多，要注意灵活利用．