Question

如圖所示裝置，不計繩重及摩擦，一邊長為20cm的正方體物塊重600N，放在水平地面上，工人站在地上將重物拉至高處．人對繩的拉力F為400N，貨物在1min內勻速上升了6m．
（1）請在圖中畫出滑輪組的繞線；
（2）提升前貨物靜止在地面上，求貨物對地面的壓強；
（3）求拉力的功率；
（4）求滑輪組的機械效率．

Answer 1

【答案】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，因此可以根據最后繩子的位置確定繩子的繞法；
（2）已知物體邊長，可以得到底面積，物體對水平地面的壓力等于物體的重力；已知壓力和接觸面積，根據p=即可求出貨物對地面的壓強；
（3）已知拉力F的大小、承擔貨物繩子的段數以及貨物上升的距離，因此可以利用W=Fs求出拉力做的功，然后再根據P=求出拉力的功率；
（4）先利用W=Gh計算出有有功；再利用效率公式求滑輪組的機械效率．
解答：解：（1）要求施力方向向下，從繩子末端開始，依次繞過定滑輪、動滑輪，這樣反復完成，繞法如圖所示：
正方體的底面積為S=a²=（0.2m）²=0.04m²，

物體對地面的壓強為p===1500Pa；

（3）繩子拉下的長度為s=2h=2×6m=12m，

拉力做的功為W_總=Fs=400N×12m=4800J，

拉力的功率為P===80W；

（4）有用功為W_有用=Gh=600N×6m=3600J，

滑輪組的機械效率為η=×100%=×100%=75%．
答：
（1）繞繩方法如下：

；

（2）提升前貨物靜止在地面上，對地面的壓強是1500Pa；
（3）拉力的功率是80W；
（4）滑輪組的機械效率為75%．
點評：本題綜合考查了滑輪組的繞法、壓強、有用功、機械效率的計算，涉及到滑輪組承擔物重繩子股數n的確定及利用，知識點多，屬于中檔題．