Question

7．如圖所示，工人師傅用一個(gè)定滑輪和動(dòng)滑輪組成滑輪組，把重為600N的箱子勻速提升5m，動(dòng)滑輪的質(zhì)量為10kg，不計(jì)繩重和輪與軸之問的摩擦，取g=10N/kg．
（1）在圖中用筆畫線代替細(xì)繩組裝滑輪組．
（2）在向上提升箱子的過程中，人對(duì)繩子的拉力為多大？
（3）在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為多少？

Answer 1

分析 （1）在使用滑輪組提升重物時(shí)，既要考慮到它的省力情況，還應(yīng)注意動(dòng)力的施力方向；
（2）已知?jiǎng)踊�輪的質(zhì)量，可求得其重力，
由繞繩方式可知繩子的有效股數(shù)，繩重摩擦不計(jì)，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G+G_動(dòng)）求出人對(duì)繩子的拉力，
（3）根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)W=Fs求出拉力做的功，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求出該滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）因?yàn)榛�輪組要求站在地面上提升重物，
所以，最終的繩子自由端方向向下，依次繞起，如下圖所示：

（2）G_動(dòng)=m_動(dòng)g=10kg×10N/kg=100N，
由上圖可知，n=2，繩重摩擦不計(jì)，則人對(duì)繩子的拉力：
F=$\frac{1}{n}$（G+G_動(dòng)）=$\frac{1}{2}$（600N+100N）=350N，
（3）有用功：
W_有=Gh=600N×5m=3000J，
繩端移動(dòng)的距離：
s=nh=2×5m=10m，
拉力做的功：
W_總=Fs=350N×10m=3500J，
該滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{3000J}{3500J}$×100%≈85.7%．
答：（1）見上圖．
（2）在向上提升箱子的過程中，人對(duì)繩子的拉力為350N；
（3）在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為85.7%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑輪組的組裝和滑輪組繩子的拉力、功、機(jī)械效率的計(jì)算，要注意設(shè)計(jì)滑輪組的繞繩方案應(yīng)從兩方面考慮，一是省力情況，二是繩子自由端的朝向．