Question

11．在现实生活中，滑轮组的使用会让人们更方便．如图所示，小明要将物体运送到楼上，而且要让滑轮配置成最省力的滑轮组．
（1）请在图中画出换轮组的缠绕方式；
（2）如果物体重200N，小明用80N的力在5s内匀速提升物体2m，求滑轮组的机械效率及物体重力的功率．

Answer 1

分析 （1）滑轮组绳子的绕法，有两种：一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上，绕过下面的动滑轮，再绕过上面的定滑轮；
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过定滑轮，然后再绕过动滑轮．
（2）利用s=4h求绳的自由端移动的距离；利用W_总=Fs求拉力做功；根据公式W=Gh可求滑轮组所做的有用功；由机械效率和功率公式计算即可．

解答 解：
（1）通过动滑轮的绳子段数越多越省力．如图：有两个动滑轮和两个定滑轮，最省力的绕线方式，绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮，如下图所示：
；
（2）由图知，n=5，
所以绳子自由端通过距离：s=4h=5×2m=10m，
W_总=Fs=80N×10m=800J，
有用功：W_有用=Gh=200N×2m=400，
所以机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{400J}{800J}$×100%=50%；
物体重力的功率：P=$\frac{{W}_{有}}{t}$=$\frac{400J}{5s}$=80W．
答：（1）见上图；（2）滑轮组的机械效率为50%，物体重力的功率为80W．

点评 本题考查滑轮组最省力的绕绳方法、的有用功、总功、机械效率和功率的计算方法．最省力的绕线绳子先系在动滑轮的固定挂钩上，绕过上面的定滑轮，再绕过动滑轮．