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)計了圖（甲）所示的滑輪組裝置。當(dāng)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υ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（�。┧�示。若重物與地面的接觸面積S=5×10^-2 m²，不計摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向。求：

（1）在2~3s內(nèi)，拉力F的功率P及滑輪組的機(jī)械效率η。

（2）在1~2s內(nèi)，拉力F做的功W。

（3）在0~1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)p。

 

Answer 1

【答案】

：（1）在2～3s內(nèi)，拉力F的功率為300W，滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；

（2）在1～2s內(nèi)，拉力F做的功為187.5J；

（3）在0～1s內(nèi)，重物對地面的壓強(qiáng)600Pa．

【解析】

試題分析：（1）在2~3s內(nèi)，重物做勻速運(yùn)動，υ₃=2．50 m/s，拉力F₃="40" N，

因為連接動滑輪的繩子有三根，所以拉力F的作用點下降的距離是重物上升高度h₃的三倍。  P="3" F₃υ₃="3×40N×2.5m/s=300" W

η=（W_有用/W_總）×100%=[Gh₃/（3F₃h₃）] ×100% =83．33%

（2）在1~2s內(nèi)，拉力F₂="50" N，重物上升高度h₂=1．25 m

W=3F₂h₂ = 3×50N×1.25m=187.5J 

（3）設(shè)動滑輪重為G_動    G_動=3F₃-G="20" N

在0~1s內(nèi)，拉力F₁="30" N。把動滑輪和重物看成整體，則這個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-3 F₁="30" N        重物對地面的壓力F_壓= F_支="30" N

P=F_壓/S="30" N/（5×10^-2 m²）="600" Pa

考點：滑輪（組）的機(jī)械效率；力作用的相互性；壓強(qiáng)的大小及其計算；功的計算．

點評：本題是一道力學(xué)綜合題，涉及到功、功率、機(jī)械效率、壓強(qiáng)的計算，能從題目提供的圖中得出每秒內(nèi)的相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵．