Question

6．小明體重為500N、雙腳與地面總接觸面積為0.04m²，他站在水平地面上，用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升1m．
（1）畫出滑輪組的繞線方式；
（2）若勻速提升過程中滑輪組的機(jī)械效率是75%，拉力F是多大？拉力的功率是多大？
（3）提升重物的過程中，小明對地面的壓強(qiáng)是多大？

Answer 1

分析 （1）由圖知人站在地面上提升重物，繩子自由端的拉力方向應(yīng)向下，則繩子的起始端應(yīng)在定滑輪的掛鉤上，據(jù)此繞成滑輪組；
（2）將600N的重物勻速提升1m，利用W=Gh求所做的有用功，知道效率，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求拉力做的總功；求出拉力端移動距離，由W=Fs求拉力；利用P=$\frac{W}{t}$求拉力的功率；
（3）根據(jù)力的合成求出提升重物的過程中，小明對地面的壓力，然后利用p=$\frac{F}{S}$計算壓強(qiáng)．

解答 解：（1）由題意可知，人站在地面上提升重物，所以，繩子自由端的拉力方向應(yīng)向下，則繩子的起始端應(yīng)在定滑輪的掛鉤上，如圖所示：

（2）將600N的重物勻速提升1m，他所做的有用功：
W_有=Gh=600N×1m=600J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$可得，拉力做的總功：
W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{600J}{75%}$=800J；
由圖可知n=2，則拉力端移動距離s=2h=2×1m=2m，
由W_總=Fs得拉力：
F=$\frac{{W}_{總}}{s}$=$\frac{800J}{2m}$=400N；
拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{800J}{20s}$=40W．
（3）提升重物的過程中，小明對地面的壓力：
F_壓=G_人-F=500N-400N=100N，
小明對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{100N}{0.04{m}^{2}}$=2.5×10³Pa．
答：（1）滑輪組的繞線方式見解答圖；
（2）若勻速提升過程中滑輪組的機(jī)械效率是75%，拉力F是400N；拉力的功率是40W．
（3）提升重物的過程中，小明對地面的壓強(qiáng)是2.5×10³Pa．

點(diǎn)評 本題考查了壓強(qiáng)的計算和滑輪組的組裝以及功、功率、機(jī)械效率公式的應(yīng)用，此題考查全面，綜合性強(qiáng)，關(guān)鍵是相關(guān)公式的靈活運(yùn)用．