Question

13．如圖是某校體育器械進(jìn)行臂力訓(xùn)練的示意圖，運(yùn)動員通過拉力F的作用下來提升配重，以達(dá)到鍛煉臂力的目的．在一次訓(xùn)練時，運(yùn)動員加配重的質(zhì)量為30kg，拉力F的作用下，配重在5s的時間里，勻速豎直上升了50cm．在這個過程中，動滑輪提升配重所做的有用功為W_有，運(yùn)動員對繩子的拉力F做功的功率為 40W．忽略繩重和摩擦．（g取10N/kg）
求：
（1）在此次訓(xùn)練中運(yùn)動員對繩子的拉力F的大小；
（2）動滑輪的重力．

Answer 1

分析 （1）分析題圖，使用的滑輪組是兩定、一動，額承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，則拉力端移動的距離s=2h，利用速度公式求拉力端移動的速度，知道拉力做功功率，利用P=Fv求拉力大小；
（2）求出配重重力，忽略繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_輪），據(jù)此求動滑輪重力．

解答 解：
（1）由圖知，使用的滑輪組是兩定、一動，
承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，拉力端移動的距離：
s=2h=2×50cm=100cm=1m，
拉力端移動的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s，
拉力做功功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
則拉力F=$\frac{P}{v}$=$\frac{40W}{0.2m/s}$=200N；
（2）配重重力G=mg=30kg×10N/kg=300N，
忽略繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_輪），則動滑輪重力：
G_輪=2F-G=2×200N-300N=100N．
答：（1）在此次訓(xùn)練中運(yùn)動員對繩子的拉力的大小為200N；
（2）動滑輪的重力為100N．

點(diǎn)評 本題考查了速度公式、重力公式、功率公式的應(yīng)用，分析題圖確定承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n是本題的突破口！