Question

13．有一質(zhì)量為20kg的正方體物體放在水平地面上，它的體積為8×10^-3m³，某人想通過如圖所示的滑輪來豎直提起這個(gè)物體．則
（1）該物體的密度是多大？
（2）當(dāng)人用250N的力向下拉繩子時(shí)，物體恰好能勻速上升，物體上升3m后恰好到達(dá)目標(biāo)位置，求此過程中人所做的功是多大？
（3）該定滑輪的機(jī)械效率是多大？使用該滑輪的好處是什么？

Answer 1

分析 （1）知道正方體物體的體積，可求其邊長，再求出底面積，利用G=mg求出物體重力，此時(shí)物體對(duì)地面的拉力等于物體的重力，根據(jù)固體壓強(qiáng)的計(jì)算公式即可求得物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)．
（2）人拉著物體上升，人的拉力做的功為總功，利用W=Fs求解；
（3）此過程中克服物體重力所做的功為有用功，利用公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$100%求出此時(shí)的機(jī)械效率，使用定滑輪的好處就是可以改變力的方向．

解答 解：（1）物體的密度是：ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{20kg}{8×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=2.5×10³kg/m³；
（2）滑輪為定滑輪，物體上升的高度即是繩子端移動(dòng)的距離，S=h，人所做的總功是：W=FS=250N×3m=750J；
（3）G_總=mg=20kg×10N/kg=200N，
W_有=Gh=200N×3m=600J，
定滑輪的機(jī)械效率是：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{600J}{750J}$=80%；
使用該滑輪的好處是：改變力的方向．
答：（1）物體的密度是2.5×10³kg/m³；
（2）人所做的總功是750J；
（3）定滑輪的機(jī)械效率是80%，使用定滑輪的好處是可以改變力的方向．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了密度、重力、功和機(jī)械效率的計(jì)算，在求解簡單機(jī)械的機(jī)械效率時(shí)，明確哪些功是有用功，哪些功是總功，并了解滑輪的特點(diǎn)，是一道基礎(chǔ)題．