Question

如圖所示，某工地用固定在水平地面上的卷?yè)P(yáng)機(jī)（其內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力）通過滑輪組勻速提升貨物，已知卷?yè)P(yáng)機(jī)的總質(zhì)量為120kg，工作時(shí)拉動(dòng)繩子的功率恒為400W．第一次提升質(zhì)量為320kg的貨物時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力為F₁，對(duì)地面的壓力為N₁；第二次提升質(zhì)量為240kg的貨物時(shí)，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力為F₂，對(duì)地面的壓力為N₂．已知N₁與N₂之比為5：7，取g=10N/kg，繩重及滑輪的摩擦均可忽略不計(jì)．求：
（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F₁的大��；
（2）第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率；
（3）前后兩次提升貨物過程中貨物豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度之比．

Answer 1

解：（1）設(shè)動(dòng)滑輪的重力為G_{動(dòng)滑輪}，由圖示滑輪組可知，承重繩子的有效股數(shù)n=5，
繩子的拉力F₁===640N+，
F₂===480N+，
卷?yè)P(yáng)機(jī)的重力G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
由平衡條件得：F₁+N₁=G，即640N++N₁=1200N，N₁=560N-，
F₂+N₂=G，即480N++N₂=1200N，N₂=720N-，
∵N₁：N₂=5：7，解得G_{動(dòng)滑輪}=800N，F(xiàn)₁=800N，F(xiàn)₂=640N；
（2）第一次提升重物時(shí)滑輪組的效率：
η====80%；
（3）∵P=Fv，
∴前后兩次提升貨物過程中貨物豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度之比：
====；
答：（1）卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)繩子的拉力F₁的大小為800N；
（2）第一次提升貨物過程中滑輪組的機(jī)械效率為80%；
（3）前后兩次提升貨物過程中貨物豎直向上運(yùn)動(dòng)的速度之比4：5．
分析：（1）對(duì)卷?yè)P(yáng)機(jī)進(jìn)行受力分析，由平衡條件列方程，求出拉力大�。�
（2）求出有用功與總功，然后由效率公式求出滑輪組的效率．
（3）由功率公式P==Fv的變形公式求出速度之比．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了求繩子的拉力、滑輪組的效率、提升貨物的速度之比等問題，應(yīng)用滑輪組公式、平衡條件、效率公式、功率公式即可正確解題．