Question

5．塔吊是建筑工地上最常用的一种起重设备，如图甲所示是塔吊上的滑轮组．某次作业时，在钢丝绳的自由端用2000N的力，将重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又在水平方向移动6m，此滑轮组提升货物所做的额外功为6000J；若塔吊装置可以绕O点转动，如图乙所示．现在B点施一个最小的力F可以使整个装置处于平衡状态．请画出这个最小力F的方向及力臂．

Answer 1

分析 （1）利用W=Gh求滑轮组做的有用功，由图知n=4，拉力端移动的距离s=4h，再利用W=Fs求总功，额外功等于总功减去有用功；
（2）根据杠杆平衡的条件，F₁×L₁=F₂×L₂，在杠杆中的阻力、阻力臂一定的情况下，要使所用的动力最小，必须使动力臂最长．

解答 解：
（1）利用滑轮组做的有用功：
W_有用=Gh=6000N×3m=18000J，
由图知n=4，拉力端移动的距离：
s=4h=4×3m=12m，
拉力做的总功：
W_总=Fs=2000N×12m=24000J，
因为W_总=W_有用+W_额，
所以W_额=W_总-W_有用=24000J-18000J=6000J；
（2）连接OB就是最长的动力臂，根据杠杆平衡的条件，要使杠杆平衡动力方向向上，据此可画出最小的动力，如图所示：

故答案为：6000；如图所示．

点评 本题考查了功的计算和使用杠杆最小力的确定．要做出杠杆中的最小动力，可以按照以下几个步骤进行：
①确定杠杆中的支点和动力作用点的位置；
②连接支点与动力作用点，得到最长的线段；
③经过动力作用点做出与该线段垂直的直线；
④根据杠杆平衡原理，确定出使杠杆平衡的动力方向．