题目内容
【题目】小刚同学的体重为600N,当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时(重物始终未出水面),他对地面的压强为8.75×103Pa.已知每只鞋底与地面的接触面积为200cm2 . 当他用此滑轮组匀速提升空气中另一个重物B时,滑轮组的机械效率是90%.已知重物A重物B所受重力之比GA:GB=5:9,若不计绳重和摩擦,g=10N/kg.求:
(1)提升重物A时小文对地面的压力;
(2)物体A的密度;
(3)动滑轮重;
(4)提升重物A时滑轮组的机械效率?
【答案】
(1)
解:由 得,人受地面的支持力:
F支=F压=p人S人=8.75×103Pa×400×10﹣4m2=350N
则人对地面的压力为350N
答:提升重物A时小文对地面的压力为350N;
(2)
解:物体A的质量mA= = =50kg 物体A的密度ρA= = =5×103kg/m3
答:物体A的密度5×103kg/m3 .
(3)
解:人对绳子的拉力:F拉=G人﹣F支=600N﹣350N=250N
A所受浮力为:F浮=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N
则物体及动滑轮的重力之和:GA+G动=2F拉+F浮=2×250N+100N=600N
即:GA+G动=600N ①
B在空气中: ②
GA:GB=5:9 ③
由①②③式可得:
物体A的重力:GA=500N,G动=100N
答:动滑轮重100N
(4)
解:使用滑轮组提升重物A时, 滑轮组的机械效率ηA= = =80%
答:提升重物A时滑轮组的机械效率为80%.
【分析】(1)由压强的计算公式变形后可求得小文受地面的支持力,由力的相互性可知人对地面的压力;(2)对人受力分析,由力的合成可求得人受绳子的拉力,则可知人对绳子的拉力;由浮力公式可求得物体A所受浮力,则对动滑轮及物体A由力的合成可求得物体A及动滑轮的重力之和;由提升物体B时的机械效率可得关于物体B及动滑轮重力的表达式,由题意可得A、B重力的关系;则联立以上关系式可得出物体A的重量,进而求出动滑轮重;(3)求出物体A的质量,利用密度公式可求其密度;(4)根据重物A的重力和动滑轮重力的比,利用公式ηA= 求出滑轮组提升重物A时滑轮组的机械效率.
【解析】