Question

為了將放置在水平地面上、重G＝100 N的重物提升到高處．小明同學(xué)設(shè)計(jì)了圖(甲)所示的滑輪組裝置．當(dāng)小明用圖(乙)所示隨時(shí)間變化的豎直向下拉力F拉繩時(shí)，重物的速度υ和上升的高度h隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像分別如圖(丙)和(丁)所示．若重物與地面的接觸面積S＝5×10^－2 m²，不計(jì)摩擦，繩對(duì)滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向．求：

(1)在2～3 s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率η．

(2)在1～2 s內(nèi)，拉力F做的功W．

(3)在0～1 s內(nèi)，重物對(duì)地面的壓強(qiáng)p．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)在2～3 s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動(dòng)，v3＝2.50 m/s，拉力F3＝40 N，因?yàn)檫B接動(dòng)滑輪的繩子有三根，所以拉力F的作用點(diǎn)下降的距離是重物上升高度h3的三倍． 　　P＝F3v3＝100 W(1分) 　　η＝(W有用/W總)×100％＝[Gh3/(3F3h3)]×100％＝83.33％(1分) 　　(2)在1～2 s內(nèi)，拉力F2＝50 N，重物上升高度h2＝1.25 m 　　W＝3F2h2(1分) 　　代入數(shù)據(jù)解得W＝187.5 J(1分) 　　(3)設(shè)動(dòng)滑輪重為G動(dòng) 　　G動(dòng)＝3F3－G＝20 N 　　在0～1 s內(nèi)，拉力F1＝30 N．把動(dòng)滑輪和重物看成整體，則這個(gè)整體受到向下的重力、向上的支持力以及三根繩向上的拉力作用處于靜止?fàn)顟B(tài)． 　　支持力F支＝G＋G動(dòng)－3F1＝30 N(1分) 　　重物對(duì)地面的壓力F壓＝F支＝30 N 　　P＝F壓/S＝30 N/(5×10－2 m2)＝600 Pa(1分)