Question

如圖所示裝置圖，不計(jì)繩重及摩擦．工人將重為800N的重物提至高處，人對(duì)繩的拉力F為500N，貨物在1min內(nèi)勻速上升了6m．
（1）請(qǐng)?jiān)趫D上畫出繩子的繞法；
（2）拉力的功率
（3）求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功．

Answer 1

解：（1）要求施力方向向下，從繩子末端開始，依次繞過定滑輪、動(dòng)滑輪，這樣反復(fù)完成，繞法如圖所示：

（2）由圖可知，n=2，則s=2h=2×6m=12m，
W=Fs=500N×12m=6000J，
拉力做功功率：
P===100W；
（3）W_有=Gh=800N×6m=4800J；
滑輪組的機(jī)械效率：η=×100%=×100%=80%．
（4）掛800N重物時(shí)，繩重及摩擦不計(jì)，
∵，F(xiàn)=（G_動(dòng)+G），
∴G_動(dòng)=2F-G=2×500N-800N=200N；
掛600N重物時(shí)，拉力：
F′=（G_動(dòng)+G′）=（200N+600N）=400N；
s′=2h′=2×5m=10m，
拉力做的功：
W′=F′s′=400N×10m=4000J．
答：（2）拉力的功率為100W；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（4）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功為4000J．
分析：（1）滑輪組繩子的繞法：要求施力方向向下，也就是說最后繩子必須從定滑輪繞出來，因此可以根據(jù)最后繩子的位置確定繩子的繞法；
（2）已知拉力F的大小、承擔(dān)貨物繩子的條數(shù)已盡貨物上升的距離，因此可以直接利用W=Fs求出拉力做的功，然后在根據(jù)P=求出拉力的功率；
（3）先利用W=Gh計(jì)算出有有功；再利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（4）繩重及摩擦不計(jì)，利用物重為800N時(shí)，F(xiàn)=（G_動(dòng)+G）求出動(dòng)滑輪重，再利用F′=（G_動(dòng)+G′）求重物為600N時(shí)的拉力F′，最后利用功的公式求拉力做的功．
點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了滑輪組的繞法、有用功、額外功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，涉及到滑輪組承擔(dān)物重繩子股數(shù)n的確定及利用，知識(shí)點(diǎn)多，屬于中檔題．