Question

如圖所示是提升路面磚的裝置．質(zhì)量為70 kg的工人與地面的接觸面積為500 cm²，吊箱重200N，每塊磚重100N，滑輪的摩擦和繩重均可忽略不計(jì)．工人用拉力F在4s內(nèi)勻速提升10塊磚，升高2m，此裝置的機(jī)械效率為80%．（取g=10N/kg）則（　　）

A、工人做的額外功是2000J

B、拉力F的功率是500W

C、工人對(duì)地面的壓強(qiáng)是1500Pa

D、此裝置的機(jī)械效率最高可達(dá)85%

Answer 1

分析：（1）求出10塊磚的重力，工人的拉力F=

1

2

（G_箱+G_磚），根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)η=

W有用

W總

求出總功，根據(jù)W_總=W_有用+W_額求出額外功；
（2）根據(jù)P=

W

t

求出拉力的功率；
（3）工人的質(zhì)量為70千克，根據(jù)G=mg求出工人的重力，根據(jù)s=2h求出拉力移動(dòng)距離，根據(jù)W=Fs求出拉力大小，工人對(duì)地面的壓力等于重力減去繩子對(duì)人的拉力，根據(jù)p=

F

S

求出工人對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）工人的拉力等于其重力時(shí)，裝置的機(jī)械效率最大，根據(jù)η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

求出機(jī)械效率．

解答：解：（1）磚的重力G_磚=10×100N=1000N，
有用功W_有用=G_磚h=1000N×2m=2000J，
∵η=

W有用

W總

∴拉力做的總功W_總=

W有用

η

=

2000J

80%

=2500J，
∵W_總=W_有用+W_額
∴工人做的額外功W_額=W_總-W_有用=2500J-2000J=500J，故A錯(cuò)誤；
（2）拉力的功率P=

W總

t

=

2500J

4s

=625W，故B錯(cuò)誤；
（3）工人的重力G_人=mg=70kg×10N/kg=700N，
拉力移動(dòng)距離s=2h=2×2m=4m，
∵W=Fs
∴工人的拉力F=

W總

s

=

2500J

4m

=625N，
工人對(duì)地面的壓力：
F_壓=G_人-F=700N-625N=75N，
工人對(duì)地面的壓強(qiáng)p=

F壓

S

=

75N

0.05m2

=1500Pa，故C正確；
（4）∵F=

1

2

（G_箱+G_磚+G動(dòng)）
∴動(dòng)滑輪重力G_動(dòng)=2F-G_箱-G_磚=2×625N-200N-1000N=50N，
∵F=

1

2

（G_箱+G_磚+G_動(dòng)），工人的拉力等于其重力時(shí)，工人提起的重物最大，
G_物=2F_最大-G_箱-G_動(dòng)=2×G_人-G_箱-G_動(dòng)=2×700N-200N-50N=1150N，
此裝置的最高機(jī)械效率：
η=

W有用

W總

×100%=

G物h

F最大s

×100%=

G物h

F最大2h

×100%=

1150N

2×700N

×100%≈82.1%，故D錯(cuò)誤．
故選C．

點(diǎn)評(píng)：此題主要考查了學(xué)生對(duì)有用功、總功、機(jī)械效率、滑輪組的省力情況、壓力、壓強(qiáng)、受力分析的理解和掌握，難度較大．