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如圖所示,一個重為500N的物體,放在水平地面上,一個人站在地上利用滑輪組將重物勻速提起來.(不計繩重和繩與滑輪間的摩擦)求:
(1)要想使人所用的拉力最小,請在圖上畫出滑輪組上繩子的繞法.
(2)如果人對繩子的實際拉力是200N,滑輪組的機械效率是多少?
(3)如繩子能承受的最大拉力為600N,人的質量為50Kg,求該裝置所提升物體的最大重力為多少?

【答案】分析:(1)同時兼顧省力情況與拉力的方向,并從內向外依次繞過所有滑輪;
(2)搞清省力情況,明確力與距離的對應關系,利用機械效率的公式計算即可;
(3)人的重力決定了繩端的最大拉力,據此再利用公式可求出可提升的最大物重.
解答:解:(1)如圖,滑輪組用3段繩子承擔物重;

(2)讀圖可知,S=3h,則滑輪組的機械效率η=====83.3%;
在不計摩擦與繩重時,G=3F-G=3×200N-500N=100N;
(3)人的重力G=mg=50kg×10N/kg=500N,因為人站在地面施加的最大拉力不可能大于自身重力,所以最大拉力為F′=500N,
由η′==帶入數據,解得,G′=1400N.
答:(1)如圖;(2)滑輪組的機械效率是83.3%;
(3)該裝置所提升物體的最大重力為1400N.
點評:正確給滑輪組繞繩是本題的基礎,明確S與h的關系后,便可利用公式求出機械效率,并借助機械效率公式,求出可提升的最大物重.本題的易錯點在于,繩端的最大拉力取決于人的體重,而并非繩子的承受能力.
練習冊系列答案
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如圖所示裝置,重為GM=100N的物體M放置在水平桌面上,兩側用水平細線拴住,左側水平細線通過定滑輪懸掛重為GA=80N的物體A,A浸沒在一個足夠大的盛水容器中,右側通過滑輪組拉著重為GB=150N的物體B,恰好使物體M在水平桌面上勻速向右運動(物體A未露出水面);撤去盛水容器,用一個豎直向下的力F1拉物體A,使物體B勻速上升時,滑輪組的機械效率為η1;當把盛水容器放在右側使物體B浸沒在水中,此時在再用一個豎直向下的力F2拉物體A,使物體B在5s內勻速上升10cm(物體B未露出水面)時,滑輪組的機械效率為η2;已知物體A、B和水的密度之比為ρA:ρB:ρ=2:5:1,兩次拉力之比為F1:F2=3:2.若不計繩重、滑輪組裝置的摩擦及物體A、B在水中的阻力,g取10N/kg.求:
(1)物體B所受浮力;
(2)η1與η2的比值;
(3)物體B沒有露出水面時,拉力F2的功率P2

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