Question

电气化铁路的输电线常用如图所示的方式悬挂在钢缆上．钢缆的A端固定在电杆上，B端通过滑轮组连接在电杆C上．
（1）配重D是n个混凝土圆盘（图中只画出3个），每个盘的质量是m．按图示的配置，钢缆在B端所受的拉力大约是多少？
（2）如果只考虑B端的牢固性，本来可以把它直接固定在电杆C上，也可以用一个很硬的大弹簧连接B和C，实际上却用滑轮组来连接，这样做的优点是什么？

Answer 1

解：（1）由图可见滑轮B为动滑轮，与它相连的绳子段数是3；作用在绳子自由端的拉力为配重D的重力，根据滑轮组的省力公式，则有G_D==nmg，所以作用在B端钢缆的拉力F_B=3nmg；
答：按图示的配置，钢缆在B端所受的拉力大约是3nmg．
（2）机车运行中，拾电器会把输电线向上托起．如果使用两端固定的钢缆，悬线会因此松驰，输电线将左右摇摆，有可能脱离拾电器造成断电事故．使用滑轮组可以保证输电线的高度变化时钢缆始终保持张紧状态．如果用弹簧代替滑轮组，情况好于两端固定的钢缆，但钢缆的张紧程度仍随弹簧的长度有较大的变化，而且不易确定钢缆的最佳长度．
分析：（1）对于滑轮组来说，与动滑轮相连的绳子段数是几段，所用的拉力就是原来的几分之一，即F=；
（2）从弹簧和滑轮组在使用情况中的不同，以及安全用电的角度分析使用滑轮组的优点．
点评：本题考查了滑轮组的省力公式的应用，滑轮组在实际生产生活中的应用，要求同学们注意学以致用，理论联系实际．