5.如圖所示,滑輪組下端用細(xì)線吊著邊長為0.2m的正方體物塊,物塊放在水平地面上.若用F1=120N的力豎直向下拉繩子的自由端時,物塊對地面的壓強(qiáng)為6500Pa;若用力F2豎直向下拉繩子的自由端時,物塊以0.1m/s的速度勻速上升,滑輪組的機(jī)械效率為80%.不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦,g取10N/kg.則( 。
A.動滑輪重150N
B.物塊的質(zhì)量為40kg
C.若以0.2m/s的速度勻速提升物塊,滑輪組的機(jī)械效率大于80%
D.若以0.2m/s的速度勻速提升物塊,豎直向下的拉力大于F2

分析 (1)當(dāng)用F1=120N的力豎直向下拉繩子的自由端時,知道壓強(qiáng),求出受力面積,利用F=pS求物塊對地面的壓力;物塊對滑輪組的拉力等于重力減去拉力;不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦,拉力F1=$\frac{1}{2}$(F+G),可得G+G=500N;
若用力F2豎直向下拉繩子的自由端時,物塊以0.1m/s的速度勻速上升,滑輪組的機(jī)械效率為80%,利用η=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$求物塊重力、質(zhì)量;
(2)根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可知,機(jī)械效率的大小與物體運(yùn)動的速度無關(guān);
(3)無論物體以0.1m/s的速度還是0.2m/s的速度勻速提升物體,物體都處于平衡狀態(tài),豎直向下的拉力不變.

解答 解:
當(dāng)用F1=120N的力豎直向下拉繩子的自由端時,
物塊對地面的壓力:
F=G-F=pS=6500Pa×0.2m×0.2m=260N,
則物塊對滑輪組的拉力:
F=G-260N,
不計(jì)繩重和輪與軸的摩擦,拉力F1=$\frac{1}{2}$(F+G)=$\frac{1}{2}$(G-260N+G)=120N,
可得:
G+G=500N;
若用力F2豎直向下拉繩子的自由端時,物塊以0.1m/s的速度勻速上升,滑輪組的機(jī)械效率為80%,
由η=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$可得:
G=η×(G+G)=80%×500N=400N,
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{400N}{10N/kg}$=40kg;故B正確;
G=500N-G=500N-400N=100N;故A錯誤;
根據(jù)機(jī)械效率的計(jì)算公式可知,機(jī)械效率的大小與物體運(yùn)動的速度無關(guān);故C錯誤;
無論物體以0.1m/s的速度還是0.2m/s的速度勻速提升物體,物體都處于平衡狀態(tài),則豎直向下的拉力都為F2;故D錯誤.
故選B.

點(diǎn)評 本題考查了學(xué)生對壓強(qiáng)公式、機(jī)械效率計(jì)算公式的理解和運(yùn)用,關(guān)鍵是會對公式進(jìn)行靈活變形,同時通過公式可知影響機(jī)械效率的因素,本題具有一定的難度.

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