如图所示的滑轮组，每个滑轮等重，不计绳重和摩擦．物体重G从200N开始逐渐增加，直到1600N时绳子被拉断．每次都匀速拉动绳子将物体提升同样的高度．右图记录了在此过程中滑轮组的机械

Question

如图所示的滑轮组，每个滑轮等重，不计绳重和摩擦．物体重G从200N开始逐渐增加，直到1600N时绳子被拉断．每次都匀速拉动绳子将物体提升同样的高度．右图记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象．
求：

（1）每个滑轮重多少N？
（2）绳子能承受的最大拉力是多少N？
（3）当滑轮组的机械效率低于多少时，使用它将不再省力？

Answer 1

（1）由图可知：当物体重200N时，机械效率为50%，
由公式η=(G物)/(G物+G动)变形可得：G_动=(G物)/(η)-G_物=(200N)/(50%)-200N=200N；
由图可知动滑轮为1个，所以每个滑轮重200N．
答：每个滑轮重200N．
（2）当绳子要被拉断时拉力最大，由图可知物体在1600N时绳子断了，
则F=(G物+G动)/(n)=(1600N+200N)/(3)=600N
答：绳子能承受的最大拉力是600N．
（3）不省力，说明拉力F=G_物，根据F=(G物+G动)/(n)，即G_物=(G物+G动)/(n)；
∴G_物=(G动)/(n−1)=(200N)/(2)=100N
此时的机械效率：η=(G物)/(G物+G动)×100%=(100N)/(100N+200N)×100%≈33.3%
答：当滑轮组的机械效率低于33.3%时，使用它将不再省力．