Question

為了將放置在水平地面上、重G=100N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間變化的豎直向下拉力F拉繩時，物體上升速度v隨時間變化關(guān)系圖象為圖丙，物體上升的高度h隨時間t變化的關(guān)系圖象分別如圖丁所示．若重物與地面的接觸面積S=5×10^-2m²，不計(jì)摩擦，繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向．

求：
（1）沒有拉力作用在物體上時，物體對地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）勻速提升物體時，滑輪組的機(jī)械效率多大？
（3）在1～2s內(nèi)，拉力F做的功是多少？

Answer 1

分析：（1）知道物體的重力和與地面的接觸面積，利用公式P=

F

S

計(jì)算壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)丙圖發(fā)現(xiàn)在2～3s內(nèi)是勻速提升物體的，找出甲圖上對應(yīng)的拉力，根據(jù)η=

W有用

W總

=

G

Fn

×100%就可以計(jì)算出滑輪組的機(jī)械效率；
（3）從甲圖中找出1～2s內(nèi)對應(yīng)的拉力F，從丁圖找出對應(yīng)的物體上升的高度h，根據(jù)W=Fnh就可以計(jì)算出拉力做的功．

解答：解：（1）物體的重力G=100N，與地面的接觸面積S=5×10^-2m²，
∴沒有拉力作用在物體上時，物體對地面的壓強(qiáng)：
P=

F

S

=

100N

5×10-2m2

=2×10³Pa
答：沒有拉力作用在物體上時，物體對地面的壓強(qiáng)是2×10³Pa．
（2）由丙圖知，勻速提升重物是在2～3s內(nèi)，由甲圖可知拉力F=40N；
∴η=

W有用

W總

=

G

Fn

×100%=

100N

40N×3

×100%=83.3%
答：勻速提升物體時，滑輪組的機(jī)械效率是83.3%．
（3）由甲圖知，在1～2s內(nèi)對應(yīng)的拉力F=50N，由丁圖知這段時間物體升高的高度h=1.25m
∴拉力F做的功W=Fnh=50N×3×1.25m=187.5J
答：在1～2s內(nèi)，拉力F做的功是在187.5J．

點(diǎn)評：本題是一道力學(xué)綜合題，涉及到壓強(qiáng)、機(jī)械效率和功的計(jì)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．