Question

11．如圖所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×10³ cm²．工人師傅用600 N的 力勻速提升物體，物體的速度為0.2 m/s．（不計(jì)摩擦及繩重）（注：本題中g(shù)=10N/kg）
求：（1）工人師傅沒(méi)有提升物體之前，該物體對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？
（2）工人師傅拉繩的功率；
（3）滑輪組的機(jī)械效率；
（4）體重為450N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒(méi)有被拉動(dòng)，物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)為多大？

Answer 1

分析 （1）工人師傅沒(méi)有提升物體之前，該物體對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)v=2v_物求出繩子的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出功率；
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$求出機(jī)械效率；
（4）根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪重，小明的最大拉力等于其體重，再根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_動(dòng)）求出此時(shí)滑輪組對(duì)物體的拉力，進(jìn)一步求出物體對(duì)地面的壓力，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出物體對(duì)地面的壓強(qiáng)．

解答 解：（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，工人師傅沒(méi)有提升物體之前，該物體對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1140N}{1.5×1{0}^{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7600Pa；
（2）由圖可知，n=2，則繩子的速度：v=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
工人師傅拉繩的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=600N×0.4m/s=240W；
（3）滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{F2h}$×100%=$\frac{G}{2F}$×100%=$\frac{1140N}{2×600N}$×100%=95%；
（4）第一次拉物體時(shí)，由F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）得：
動(dòng)滑輪重：G_動(dòng)=2F-G=2×600N-1140N=60N，
小明的最大拉力等于其體重，F(xiàn)_最大=G_人=450N，由F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_動(dòng)）得：
滑輪組對(duì)物體的拉力：
F_拉=2F_最大-G_動(dòng)=2×450N-60N=840N，
物體對(duì)地面的壓力：
F_壓=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N，
物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{300N}{1.5×1{0}^{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2000Pa．
答：（1）工人師傅沒(méi)有提升物體之前，該物體對(duì)地面的壓強(qiáng)為7600Pa；
（2）工人師傅拉繩的功率為240W；
（3）滑輪組的機(jī)械效率為95%；
（4）體重為450N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒(méi)有被拉動(dòng)，物體對(duì)地面的最小壓強(qiáng)為2000Pa．

點(diǎn)評(píng) 此題主要考查的是學(xué)生對(duì)功率、機(jī)械效率、滑輪組的省力特點(diǎn)、二力平衡、壓強(qiáng)計(jì)算公式的理解和掌握，綜合性較強(qiáng)，難度較大．