Question

11．如圖所示為小敏設(shè)計(jì)的滑輪組裝置，每個(gè)滑輪重G=100N，繩子與滑輪之間的摩擦不考慮．某次，小敏用此裝置提升一個(gè)1100牛的重物M，在繩子自由端D處水平向右拉動(dòng)15秒鐘，將M物體提高了10米．則：
（1）A是動(dòng)滑輪，C是定滑輪（選填“動(dòng)”或“定”）．
（2）小敏在繩子自由端D處的拉力至少應(yīng)該多大？
（3）滑輪A對(duì)重物M做功多少？
（4）如果小敏是勻速拉動(dòng)繩子的，小敏拉繩子的功率多大？

Answer 1

分析 （1）滑輪在使用過程中滑輪的軸隨著物體一起運(yùn)動(dòng)的是動(dòng)滑輪，不隨物體一起運(yùn)動(dòng)的是定滑輪；
（2）由圖知承擔(dān)物重的繩子有3段，不計(jì)滑輪重、繩重和摩擦，使用滑輪組時(shí)，施加的拉力等于物重和動(dòng)滑輪重的$\frac{1}{2}$；
（3）知道物重和提升的高度，利用W=Gh求滑輪A對(duì)重物做功；
（4）根據(jù)s=2h求出拉力移動(dòng)的距離，知道拉力大小，利用W=Fs求拉力做功；
又知道做功時(shí)間，利用功率公式求拉力做功功率．

解答 解：
（1）由圖可知，A滑輪隨物體一起運(yùn)動(dòng)，所以A滑輪是動(dòng)滑輪；C滑輪規(guī)定不動(dòng)，所以C滑輪是定滑輪；
（2）由圖知承擔(dān)物重的繩子有2段，不計(jì)繩重和摩擦，
則F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）=$\frac{1}{2}$×（1100N+100N）=600N；
（3）滑輪A對(duì)重物做功：W=Gh=1100N×10m=1.1×10⁴J；
（4）由圖中承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，拉力端移動(dòng)距離：
s=2h=2×10m=20m，
拉做功：W_總=Fs=600N×20m=1.2×10⁴J，
拉力做功功率：
P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{1.2×1{0}^{4}J}{15s}$=8×10³W．
答：（1）動(dòng)；定；（2）小敏在繩子自由端D處的拉力為600N；（3）滑輪A對(duì)重物M做功為1.1×10⁴J；（4）小敏拉繩子的功率為8×10³W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了動(dòng)滑輪和定滑輪的特點(diǎn)、滑輪組繩子拉力的計(jì)算、功和功率的計(jì)算，屬于綜合性題目．