Question

4．如圖所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×10³cm²．工人師傅用600N的力勻速提升物體，物體的速度為0.2m/s．（不計(jì)摩擦及繩重）求：
（1）滑輪組的機(jī)械效率；
（2）工人師傅拉繩的功率；
（3）體重為450N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒(méi)有被拉動(dòng)，物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)為多大？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$求出機(jī)械效率；
（2）根據(jù)v_拉=2v_物求出拉力移動(dòng)速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出拉力的功率
（3）根據(jù)工人師傅的拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪重，小明的最大拉力為F=G=450N，根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_動(dòng)）求出繩子對(duì)物體的拉力，則物體對(duì)地面的壓力F_壓=F_支=G-F_拉，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的最小壓強(qiáng)．

解答 解：
（1）因?yàn)橛?段繩子拉物體，所以s=2h，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{FS}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$=$\frac{1140N}{2×600N}$×100%=95%；
（2）拉力端移動(dòng)的速度：v_拉=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
工人師傅拉繩的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=600N×0.4m/s=240W；
（3）不計(jì)摩擦及繩重，F(xiàn)=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)），
所以動(dòng)滑輪重：G_動(dòng)=2F-G=2×600N-1140N=60N，
小明拉繩子時(shí)的最大拉力等于其重力，F(xiàn)′=G_人=450N，
由于F′=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_動(dòng)），
所以動(dòng)滑輪對(duì)物體的最大拉力：F_拉=2F′-G_動(dòng)=2×450N-60N=840N，
物體對(duì)地面的最小壓力：F_壓=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N，
物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{300N}{0.15{m}^{2}}$=2000Pa．
答：（1）滑輪組的機(jī)械效率為95%；
（2）工人師傅拉繩的功率為240W；
（3）物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)為2000Pa．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)功率、機(jī)械效率、壓強(qiáng)計(jì)算公式的理解和掌握，弄明白物體對(duì)地面的壓力是解決此題的關(guān)鍵．