【題目】一名體重為500N、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學(xué)生站在水平地面上,要用滑輪組在20s內(nèi)將600N的重物勻速提升1m,如圖所示.

(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大?

(2)請(qǐng)?jiān)趫D上畫出滑輪組的繞線方式;

(3)若勻速提升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是75%,則拉力所做的功多大?拉力所做的功率是多大?

(4)提升重物時(shí)與沒(méi)拉繩子時(shí)相比,他對(duì)地面的壓強(qiáng) (選填“增大”、“減小”或“不變”).

【答案】(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.25×104Pa;

(2)滑輪組的繞線方式如上圖所示;

(3)拉力F為400N,拉力的功率為40W;

(4)減小

【解析】

試題分析:(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓力和自己的體重相等,又知道雙腳與地面接觸面積,根據(jù)p=求出對(duì)地面的壓強(qiáng);

(2)在使用滑輪組提升重物時(shí),既要考慮到它的省力情況,還應(yīng)注意動(dòng)力的施力方向;

(3)由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù),根據(jù)s=nh求出繩端移動(dòng)的距離,根據(jù)W=Gh求出有用功,利用η=×100%求出總功,利用W=Fs求出拉力的大小,利用P=求出拉力的功率.

(4)提升重物時(shí)與沒(méi)拉繩子時(shí)相比,受力面積不變,根據(jù)p=,通過(guò)分析他對(duì)地面的壓力的變化,分析壓強(qiáng)的大小變化.

解:(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓力:

F=G=500N,

對(duì)地面的壓強(qiáng):

p===1.25×104Pa;

(2)因?yàn)榛喗M要求站在地面上提升重物,

所以,最終的繩子自由端方向向下,則繩子的起始端應(yīng)在定滑輪上,如圖所示:

(3)由圖可知,n=2,則繩端移動(dòng)的距離:

s=nh=2×1m=2m,

拉力做的有用功:

W=Gh=600N×1m=600J,

由η=×100%可得,拉力做的總功:

W===800J,

由W=Fs可得,拉力的大小:

F===400N,

拉力的功率:

P===40W.

(4)沒(méi)拉繩子時(shí),他對(duì)地面的壓力等于其自身重力等于500N,

提升重物時(shí),他對(duì)地面的壓力等于他的重力減去繩子對(duì)他的拉力,即500N﹣400N,

提升重物時(shí)與沒(méi)拉繩子時(shí)相比他對(duì)地面的壓力減小,而受力面積不變,

根據(jù)p=可知,他對(duì)地面的壓強(qiáng)減。

答:(1)他站在地面上時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.25×104Pa;

(2)滑輪組的繞線方式如上圖所示;

(3)拉力F為400N,拉力的功率為40W;

(4)減。

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