Question

電氣化鐵路的輸電線常用如圖所示的方式懸掛在鋼纜上．鋼纜的A端固定在電桿上，B端通過滑輪組連接在電桿C上．
（1）配重D是n個混凝土圓盤（圖中只畫出3個），每個盤的質量是m．按圖示的配置，鋼纜在B端所受的拉力大約是多少？
（2）如果只考慮B端的牢固性，本來可以把它直接固定在電桿C上，也可以用一個很硬的大彈簧連接B和C，實際上卻用滑輪組來連接，這樣做的優點是什么？

Answer 1

解：（1）由圖可見滑輪B為動滑輪，與它相連的繩子段數是3；作用在繩子自由端的拉力為配重D的重力，根據滑輪組的省力公式，則有G_D==nmg，所以作用在B端鋼纜的拉力F_B=3nmg；
答：按圖示的配置，鋼纜在B端所受的拉力大約是3nmg．
（2）機車運行中，拾電器會把輸電線向上托起．如果使用兩端固定的鋼纜，懸線會因此松馳，輸電線將左右搖擺，有可能脫離拾電器造成斷電事故．使用滑輪組可以保證輸電線的高度變化時鋼纜始終保持張緊狀態．如果用彈簧代替滑輪組，情況好于兩端固定的鋼纜，但鋼纜的張緊程度仍隨彈簧的長度有較大的變化，而且不易確定鋼纜的最佳長度．
分析：（1）對于滑輪組來說，與動滑輪相連的繩子段數是幾段，所用的拉力就是原來的幾分之一，即F=；
（2）從彈簧和滑輪組在使用情況中的不同，以及安全用電的角度分析使用滑輪組的優點．
點評：本題考查了滑輪組的省力公式的應用，滑輪組在實際生產生活中的應用，要求同學們注意學以致用，理論聯系實際．