Question

4．為了將放置在水平地面上質(zhì)量為10kg的重物提升到高處．小明同學設計了圖（甲）所示的 滑輪組裝置．當小明用圖（乙）所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時，重物的速度v和上升的高度h隨時間t變化的關(guān)系圖象分別如圖（丙）和（丁）所示．若重物與地面的接觸面積S=500cm²，不計摩擦和繩重，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向．求：

（1）重物放在水平地面上時，地面受到的壓強是多少帕斯卡？
（2）在2～3s內(nèi)，拉力F做功的功率為多少瓦？
（3）動滑輪的重力為多大？

Answer 1

分析 （1）重物放在水平地面上時，對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)F=G=mg求出其大小，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出地面受到的壓強；
（2）由圖甲可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，在2～3s內(nèi)，由圖乙可知拉力的大小，由圖丙可知重物上升的速度，根據(jù)v_繩=nv_物求出繩端移動的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出拉力F做功的功率；
（3）不計摩擦和繩重，根據(jù)F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）求出動滑輪的重力．

解答 解：（1）重物放在水平地面上時，對地面的壓力：
F_壓=G=mg=10kg×9.8N/kg=98N，
地面受到的壓強：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{98N}{500×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1960Pa；
（2）由圖甲可知，n=3，
在2～3s內(nèi)，由圖乙可知拉力F=40N，
由圖丙可知，重物上升的速度v_物=2.5m/s，
則繩端移動的速度：
v_繩=nv_物=3×2.5m/s=7.5m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，拉力F做功的功率：
P=Fv_繩=40N×7.5m/s=300W；
（3）不計摩擦和繩重，
由F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_動）可得，動滑輪的重力：
G_動=nF-G_物=3×40N-98N=22N．
答：（1）重物放在水平地面上時，地面受到的壓強是1960Pa；
（2）在2～3s內(nèi)，拉力F做功的功率為300W；
（3）動滑輪的重力為22N．

點評 本題考查了壓強、功率、動滑輪重力的計算，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及從圖象中獲取有用的信息．