题目内容

【题目】如图所示,在水平地面上放着物体A,A与地面的接触面积为0.14m2 , 对地面的压强为3000Pa,用滑轮组匀速提升物体A时,滑轮组的机械效率是84%(不计绳重和摩擦,g=10N/kg).求:
(1)物体A的质量mA和动滑轮的质量m.
(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,在5s的时间内,人拉力做的功是多少?

【答案】
(1)解:由p= 可得,A对地面的压力:

F=pS=3000Pa×0.14m2=420N,

因为物体A在水平地面上,

所以物体A的重力:GA=F=420N,

物体A的质量:mA= = =42kg;

用滑轮组匀速提升物体A时,不计绳重和摩擦,则滑轮组的机械效率:

η= = = = =84%,

解得G=80N,

动滑轮的质量:m= = =8kg


(2)解:用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升5s,则物体A上升的高度:

h=vt=0.2m/s×5s=1m,

由图可知n=2,则拉力端移动距离s=2h=2×1m=2m,

不计绳重和摩擦,则绳端的拉力:F= (GA+G)= (420N+80N)=250N,

人拉力做的功:

W=Fs=250N×2m=500J


【解析】(1)知道压强和受力面积,利用F=pS求A对地面的压力;由于物体A在水平地面上,A的重力等于压力,再利用G=mg求物体A的质量;用滑轮组匀速提升物体A时,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率η= = = ,据此求动滑轮质量;(2)用此滑轮组使物体A以0.2m/s的速度匀速上升,利用h=vt求提升物体A的高度,拉力端移动距离s=2h, 不计绳重和摩擦,拉力F= (GA+G),再利用W=Fs求人拉力做的功.
【考点精析】掌握滑轮(组)的机械效率和功率的计算与测量是解答本题的根本,需要知道关于滑轮组机械效率的计算:W有用 = G·h;W总 = F·s; s = n·h (1)η=W有用 / W总 (2)η= W有用 / W总 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF);功率的计算: P = W/tW 表示功,单位是焦(J). t表示时间 ,单位是秒(s) P表示功率,单位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.

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