Question

如图所示装置，不计绳重及摩擦，一边长为20cm的正方体物块重600N，放在水平地面上，工人站在地上将重物拉至高处．人对绳的拉力F为400N，货物在1min内匀速上升了6m．
（1）请在图中画出滑轮组的绕线；
（2）提升前货物静止在地面上，求货物对地面的压强；
（3）求拉力的功率；
（4）求滑轮组的机械效率．

Answer 1

解：（1）要求施力方向向下，从绳子末端开始，依次绕过定滑轮、动滑轮，这样反复完成，绕法如图所示：
正方体的底面积为S=a²=（0.2m）²=0.04m²，

物体对地面的压强为p===1500Pa；

（3）绳子拉下的长度为s=2h=2×6m=12m，

拉力做的功为W_总=Fs=400N×12m=4800J，

拉力的功率为P===80W；

（4）有用功为W_有用=Gh=600N×6m=3600J，

滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%=75%．
答：
（1）绕绳方法如下：

；

（2）提升前货物静止在地面上，对地面的压强是1500Pa；
（3）拉力的功率是80W；
（4）滑轮组的机械效率为75%．
分析：（1）滑轮组绳子的绕法：要求施力方向向下，也就是说最后绳子必须从定滑轮绕出来，因此可以根据最后绳子的位置确定绳子的绕法；
（2）已知物体边长，可以得到底面积，物体对水平地面的压力等于物体的重力；已知压力和接触面积，根据p=即可求出货物对地面的压强；
（3）已知拉力F的大小、承担货物绳子的段数以及货物上升的距离，因此可以利用W=Fs求出拉力做的功，然后再根据P=求出拉力的功率；
（4）先利用W=Gh计算出有有功；再利用效率公式求滑轮组的机械效率．
点评：本题综合考查了滑轮组的绕法、压强、有用功、机械效率的计算，涉及到滑轮组承担物重绳子股数n的确定及利用，知识点多，属于中档题．