试题

随着社会的发展，人们生活水平的提高，人们的住房条件也得到了很大的改善．小明家最近购置了一套新房，为了帮助爸爸将重600N的装修材料运送到6m高的楼上，小明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250N，不计绳重及摩擦）．
（1）计算说明绳子的拉力是否超过绳子的最大承受力？
（2）小明爸爸观察了该装置后，他想如果将该装置的滑轮位置颠倒（图乙）是否会更省力一些，请你按照小明爸爸的想法，用笔画线在乙图绕上绳子并说明小明爸爸的想法是否正确．
（3）求两种方案的机械效率之比？

解：（1）F₁=

1

n

（G_物+G_动）=

1

3

（600N+30N）=210N，210N＜250N，拉力没有超过绳子的最大承受力．
（2）绳子绕法如下图，虽然省力，但不能改变力方向，人在高处很危险，这种方法不正确．

（3）η_甲=

G物

nF1

=

600N

3×210N

=

20

21

，
F₂=

1

n

（G_重+G_物）=

1

4

（600N+2×30N）=165N，
η_乙=

G物

nF2

=

600N

4×165N

=

20

22

，
η_甲：η_乙=

20

21

：

20

22

=22：21；
答：（1）拉力没有超过绳子的最大承受力．
（2）绳子绕法如图，虽然省力，但不能改变力方向，人在高处很危险，这种方法不正确．
（3）两种方案的机械效率之比为22：21．
解：（1）F₁=

1

n

（G_物+G_动）=

1

3

（600N+30N）=210N，210N＜250N，拉力没有超过绳子的最大承受力．
（2）绳子绕法如下图，虽然省力，但不能改变力方向，人在高处很危险，这种方法不正确．

（3）η_甲=

G物

nF1

=

600N

3×210N

=

20

21

，
F₂=

1

n

（G_重+G_物）=

1

4

（600N+2×30N）=165N，
η_乙=

G物

nF2

=

600N

4×165N

=

20

22

，
η_甲：η_乙=

20

21

：

20

22

=22：21；
答：（1）拉力没有超过绳子的最大承受力．
（2）绳子绕法如图，虽然省力，但不能改变力方向，人在高处很危险，这种方法不正确．
（3）两种方案的机械效率之比为22：21．