Question

14．質(zhì)量為40kg、底面積100cm²的物體靜止在水平地面上，用滑輪組在5s內(nèi)將物體勻速豎直提升3m，已知動滑輪重50N，不計(jì)繩重和摩擦．（g=10N/kg）：
（1）如圖甲，求提升前物體靜止在水平地面上時對地面的壓強(qiáng)；
（2）如圖乙，求提升時拉力F的功率以及該滑輪組的機(jī)械效率．

Answer 1

分析 （1）提升前物體靜止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=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強(qiáng)；
（2）提升時，總功為提升物體重力和動滑輪重力所做的功，根據(jù)W=Gh求出總功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出拉力F的功率，提升物體重力做的功為有用功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出該滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）提升前物體靜止在水平地面上時，對地面的壓力：
F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，
對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{400N}{100×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4×10⁴Pa；
（2）提升時，拉力所做的總功：
W_總=（G+G_動）h=（400N+50N）×3m=1350J，
拉力F的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{1350J}{5s}$=270W，
拉力做的有用功：
W_有=Gh=400N×3m=1200J，
該滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1200J}{1350J}$×100%≈88.9%．
答：（1）提升前物體靜止在水平地面上時對地面的壓強(qiáng)為4×10⁴Pa；
（2）提升時拉力F的功率為270W，該滑輪組的機(jī)械效率為88.9%．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)公式、做功公式、功率公式、滑輪組機(jī)械效率公式的應(yīng)用，知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及明確有用功、總功是關(guān)鍵．