Question

12．如图所示，一名体重为560N的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在20s内将600N的重物匀速提升2m．
（1）请画出滑轮组的绕线．
（2）求滑轮组做的有用功．
（3）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大．

Answer 1

分析 （1）因为滑轮组要求站在地面上提升重物，所以最终的绳子自由端方向向下，则绳子的起始端应在动滑轮上，据此画出滑轮组的绕法；
（2）知道重物重力和上升的高度，利用W=Gh求滑轮组做的有用功；
（3）利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出拉力做的总功，再利用P=$\frac{W}{t}$求拉力的功率．

解答 解：
（1）因为要求人站在地面上利用滑轮组提升重物，所以绳子自由端的拉力方向向下，则绳子的起始端应在动滑轮挂钩上，如图所示：

（2）滑轮组做的有用功：
W_有用=Gh=600N×2m=1200J；
（3）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$可得，拉力做的总功：
W_总=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1200J}{75%}$=1600J，
拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1600J}{20s}$=80W．
答：（1）滑轮组的绕线如图所示；
（2）滑轮组做的有用功为1200J．
（3）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率为80W．

点评 本题考查了滑轮组的组装以及功、功率的集散，设计滑轮组的绕绳方案应从两方面考虑，一是省力情况，二是绳子自由端的朝向．