Question

電氣化鐵路的輸電線常用如圖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3個混凝土圓盤，每個盤的質量是15kg．按圖示的配置，鋼纜在B端所受的拉力是______N．（不計滑輪和鋼纜的質量，g=10N/kg）
（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，這樣做的好處是______，以保證措電器與輸電線接觸良好．

Answer 1

（1）配重的重力G=mg=3×15kg×10N/kg=450N，
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=

FB

3

，所以作用在B端鋼纜的拉力F_B=3G=3×450N=1350N；
（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．
故答案為：（1）1350；（2）可以保證輸電線的高度變化時鋼纜始終保持張緊狀態．