在2008年北京残奥会的开幕式上，盲人火炬手平亚丽在导盲犬的带领下将圣火传给主火炬手侯斌．为隆重体现奥运点火仪式，候斌带着圣火（自己拉着绳子）缓缓上升．（1）侯斌借助一个滑

Question

在2008年北京残奥会的开幕式上，盲人火炬手平亚丽在导盲犬的带领下将圣火传给主火炬手侯斌．为隆重体现奥运点火仪式，候斌带着圣火（自己拉着绳子）缓缓上升．

（1）侯斌借助一个滑轮组（如图只一个动滑轮），从图中清晰可见绳子的一端被侯斌拉住，另一端是系在动滑轮上的，要构成滑轮组，上端至少需要______个定滑轮．
（2）为减轻重量卸掉假肢，侯斌体重有70kg，再加上9kg重的轮椅和火炬，动滑轮和挂架重3kg．火炬塔的点火口在距离地面39m高的地方，若不计摩擦和绳子的重量，侯斌从拉起离开地面到点燃火炬塔需要做多少功？装置的机械效率为多大？（g取10N/kg）
（3）组委会要求侯斌从拉动绳子离开地面到点燃火炬塔只有短短4min，他拉绳子的速度至少需要多大？

Answer 1

（1）读图可知，滑轮组的绕绳从动滑轮开始，在上端共改变了两次方向，故至少需要两个定滑轮；
（2）读图可知，滑轮组用4段绳子吊着物体，需要承担的总重力G═（70kg+9kg+3kg）×10N/kg=820N，绳端移动的距离s=4h=4×39m=156m．
人做的总功W_总=Fs=(1)/(4)G×s=205N×156m=31980J．有用功W_有=G_人h=mgh=70kg×10N/kg×39m=27300J．
装置的机械效率η=(W有)/(W总)=(27300J)/(31980J)=85.4%．
（3）拉绳子的速度v=(s)/(t)=(156m)/(4×60s)=0.65m/s．
答：（1）2．（2）人做的功为31980J；装置的机械效率为85.4%．（3）拉绳子的速度至少需要0.65m/s．