试题

金富同学家最近获得了江西省人民政府安置的一套保障房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，他利用物理课上学过的滑轮组，设计了如图甲所示的材料搬运方案（其中每个滑轮重30N，绳子足够长，所能承受的最大拉力为230N，不计绳重及摩擦）．
（1）现请你帮助金富同学绕绳，要求尽量用最省力的方法实现材料的搬运；
（2）若金富同学在5s内将该材料匀速提高了2m，则拉力的功率是多少？
（3）金富的爸爸观察了该装置后，觉得将该装置的滑轮位置颠倒一下，如图乙所示，使用较安全且效率较高．请你比较两方案效率的大小，说明金富的爸爸的方案是否效率较高．

解：（1）站在楼上把材料运上楼，应从定滑轮开始绕线，材料由4段绳子承担；见右图
（2）P=

W

t

=

FS

t

=

G+2G动 4 ×4h

t

=

660N×2m

5s

=264W．
（3）甲图机械效率：η_甲=

W有用

W总

=

G物h

(G物+2G动)×4h

=

600N×2m

(600N×60N)×4×2m

≈23%
乙图机械效率：
η_乙=

W有用

W总′

=

G物h

(G物+G动)×3h

=

600N×2m

(600N+30N)×3×2m

≈32%．
金富爸爸的方案是站在地上用力拉较安全且效率较高（有其他比较效率大小的正确方法均给分）．
答：
（1）见右图．
（2）拉力的功率是264W．
（3）金富爸爸的方案是站在地上用力拉较安全且效率较高．
解：（1）站在楼上把材料运上楼，应从定滑轮开始绕线，材料由4段绳子承担；见右图
（2）P=

W

t

=

FS

t

=

G+2G动 4 ×4h

t

=

660N×2m

5s

=264W．
（3）甲图机械效率：η_甲=

W有用

W总

=

G物h

(G物+2G动)×4h

=

600N×2m

(600N×60N)×4×2m

≈23%
乙图机械效率：
η_乙=

W有用

W总′

=

G物h

(G物+G动)×3h

=

600N×2m

(600N+30N)×3×2m

≈32%．
金富爸爸的方案是站在地上用力拉较安全且效率较高（有其他比较效率大小的正确方法均给分）．
答：
（1）见右图．
（2）拉力的功率是264W．
（3）金富爸爸的方案是站在地上用力拉较安全且效率较高．