Question

3．有一質(zhì)量為60kg、底面積是0.5m²的物體先靜置在水面上，然后工人用如圖的裝置在20s內(nèi)將物體勻速提升2m，已知拉力F的大小為400N，在此過(guò)程中不計(jì)繩重和摩擦，求：
（1）物體靜置時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)；
（2）滑輪組的機(jī)械效率；
（3）拉力F的功率．

Answer 1

分析 （1）知道物體的質(zhì)量，利用G=mg求其重力，物體對(duì)地面的壓力等于物體重力，知道物體底面積（受力面積），利用p=$\frac{F}{S}$求物體對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）知道物體的重力和上升的高度，根據(jù)W=Gh求出工人做的有用功；由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離，根據(jù)W=Fs求出工人做的總功，再根據(jù)效率公式求滑輪組的機(jī)械效率；
（3）求出了總功和時(shí)間，利用P=$\frac{W}{t}$求工人拉力的功率．

解答 解：
（1）物體重力：
G=mg=60kg×10N/kg=600N
物體對(duì)水平地面的壓力：
F_壓=G=600N，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{600N}{0.5{m}^{2}}$=1200Pa；
（2）工人做的有用功：
W_有=Gh=600N×2m=1200J；
由圖可知，n=2，繩端移動(dòng)的距離：
s=2h=2×2m=4m，
工人拉力做的總功：
W_總=Fs=400N×4m=1600J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1200J}{1600J}$×100%=75%；
（3）工人拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{1600J}{20s}$=80W．
答：（1）物體靜置時(shí)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1200Pa；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為75%；
（3）拉力F的功率為80W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力、壓強(qiáng)、功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式的靈活應(yīng)用和知道物體對(duì)地面的壓力等于物體的重力．