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22. 用如图11-12所示的滑轮组匀速拉动钢锭，已知钢锭与地面的摩擦力$F_{1}$为1 200 N，若此时滑轮组的机械效率为80%，物体速度为1 m/s。
(1)拉绳的速度是多少？
(2)拉绳的力F至少为多大？
(3)拉力的功率是多少？
(4)如果想用更小的力拉动钢锭，请提出一条可行性建议。
(1)拉绳的速度是多少？
(2)拉绳的力F至少为多大？
(3)拉力的功率是多少？
(4)如果想用更小的力拉动钢锭，请提出一条可行性建议。
答案
解：
(1) 由图可知，滑轮组中承担摩擦力的绳子段数$n=3$，
拉绳的速度：$v_{\mathrm{绳}} = n · v_{\mathrm{物}} = 3 × 1\ \mathrm{m/s} = 3\ \mathrm{m/s}$
(2) 水平滑轮组的机械效率$\eta = \dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \dfrac{F_{1} · s_{\mathrm{物}}}{F · s_{\mathrm{绳}}} = \dfrac{F_{1}}{nF}$，
则拉绳的力：$F = \dfrac{F_{1}}{n\eta} = \dfrac{1200\ \mathrm{N}}{3 × 80\%} = 500\ \mathrm{N}$
(3) 拉力的功率：$P = F · v_{\mathrm{绳}} = 500\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m/s} = 1500\ \mathrm{W}$
(4) 可行性建议：增加动滑轮的个数（或给钢锭安装滚轮、减小接触面粗糙程度等）
答：
(1) 拉绳的速度是$\boldsymbol{3\ \mathrm{m/s}}$；
(2) 拉绳的力$F$至少为$\boldsymbol{500\ \mathrm{N}}$；
(3) 拉力的功率是$\boldsymbol{1500\ \mathrm{W}}$；
(4) 增加动滑轮的个数（合理即可）。
(1) 由图可知，滑轮组中承担摩擦力的绳子段数$n=3$，
拉绳的速度：$v_{\mathrm{绳}} = n · v_{\mathrm{物}} = 3 × 1\ \mathrm{m/s} = 3\ \mathrm{m/s}$
(2) 水平滑轮组的机械效率$\eta = \dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} = \dfrac{F_{1} · s_{\mathrm{物}}}{F · s_{\mathrm{绳}}} = \dfrac{F_{1}}{nF}$，
则拉绳的力：$F = \dfrac{F_{1}}{n\eta} = \dfrac{1200\ \mathrm{N}}{3 × 80\%} = 500\ \mathrm{N}$
(3) 拉力的功率：$P = F · v_{\mathrm{绳}} = 500\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m/s} = 1500\ \mathrm{W}$
(4) 可行性建议：增加动滑轮的个数（或给钢锭安装滚轮、减小接触面粗糙程度等）
答：
(1) 拉绳的速度是$\boldsymbol{3\ \mathrm{m/s}}$；
(2) 拉绳的力$F$至少为$\boldsymbol{500\ \mathrm{N}}$；
(3) 拉力的功率是$\boldsymbol{1500\ \mathrm{W}}$；
(4) 增加动滑轮的个数（合理即可）。
23. 如图是电学实验常用的电工钳结构图，请从其中不同位置说明它在结构上应用了什么物理知识？(请你写出两条)
答案
解：
1. 电工钳属于省力杠杆，支点为O，动力臂大于阻力臂，根据杠杆原理可省力。
2. 刀口部分的受力面积较小，通过减小受力面积来增大压强，便于剪断导线。
1. 电工钳属于省力杠杆，支点为O，动力臂大于阻力臂，根据杠杆原理可省力。
2. 刀口部分的受力面积较小，通过减小受力面积来增大压强，便于剪断导线。
24. 阅读短文，回答问题。
电梯
据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5 m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55 s。
电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。
(1)图甲中A滑轮是滑轮，B滑轮(填“可以”或“不可以”)改变用力方向。
(2)电梯在匀速上升过程中，轿厢受到的力为(填“平衡力”或“非平衡力”)。
(3)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是 ()
A. 做功多
B. 安全可靠
C. 功率大
D. 机械效率高
(4)如图乙所示是某次电梯满载上升时的v-t图像，若配重的质量为450 kg，空轿厢的质量是550 kg，额定载重量是1100 kg，若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢的拉力为 N，其功率为 W。(g取10 N/kg)
电梯
据报道，安装在我国上海中心大厦的“火箭”电梯，其攀升速度创造了20.5 m/s的世界纪录，从1楼到118楼只需短短55 s。
电梯的典型结构包括滑轮、轿厢、钢丝绳、配重、电动机、安全装置和信号操纵系统等。如图甲所示，是某种升降电梯工作原理图。电动机和配重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力，连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近，轿厢与配重的运动方向始终相反。电动机通过切换转轴的转动方向，使轿厢升降自如。
(1)图甲中A滑轮是滑轮，B滑轮(填“可以”或“不可以”)改变用力方向。
(2)电梯在匀速上升过程中，轿厢受到的力为(填“平衡力”或“非平衡力”)。
(3)上海中心大厦内的电梯是目前世界上最快的电梯，在载重一定的情况下，下列最能体现该电梯运行特点的是 ()
A. 做功多
B. 安全可靠
C. 功率大
D. 机械效率高
(4)如图乙所示是某次电梯满载上升时的v-t图像，若配重的质量为450 kg，空轿厢的质量是550 kg，额定载重量是1100 kg，若不计钢丝绳重和一切摩擦，该电梯满载匀速运行时，电动机钢丝绳对轿厢的拉力为 N，其功率为 W。(g取10 N/kg)
答案
解：
(1) 定；不可以
(2) 平衡力
(3) C
(4) ① 计算配重重力：
$ G_{配}=m_{配}g=450\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg}=4500\,\mathrm{N} $
满载时轿厢总重力：
$ G_{总}=(m_{厢}+m_{载})g=(550\,\mathrm{kg}+1100\,\mathrm{kg}) × 10\,\mathrm{N/kg}=16500\,\mathrm{N} $
匀速运行时受力平衡，电动机钢丝绳对轿厢的拉力：
$ F=G_{总}-G_{配}=16500\,\mathrm{N}-4500\,\mathrm{N}=12000\,\mathrm{N} $
② 拉力的功率：
$ P=Fv=12000\,\mathrm{N} × 2\,\mathrm{m/s}=24000\,\mathrm{W} $
答：(1) 定；不可以
(2) 平衡力
(3) C
(4) 12000；24000
(1) 定；不可以
(2) 平衡力
(3) C
(4) ① 计算配重重力：
$ G_{配}=m_{配}g=450\,\mathrm{kg} × 10\,\mathrm{N/kg}=4500\,\mathrm{N} $
满载时轿厢总重力：
$ G_{总}=(m_{厢}+m_{载})g=(550\,\mathrm{kg}+1100\,\mathrm{kg}) × 10\,\mathrm{N/kg}=16500\,\mathrm{N} $
匀速运行时受力平衡，电动机钢丝绳对轿厢的拉力：
$ F=G_{总}-G_{配}=16500\,\mathrm{N}-4500\,\mathrm{N}=12000\,\mathrm{N} $
② 拉力的功率：
$ P=Fv=12000\,\mathrm{N} × 2\,\mathrm{m/s}=24000\,\mathrm{W} $
答：(1) 定；不可以
(2) 平衡力
(3) C
(4) 12000；24000
