Question

小明同学用如图所示的滑轮组装置，在30s内将放置在水平地面上质量为40kg，底面积S=500cm²的正方体重物匀速提升到3m高处，所用的手拉力为300N．求：
（1）该重物放置在水平地面上时对地面的压强p．
（2）小明将重物提升过程中所做总功的功率
（3）该滑轮组的机械效率．

Answer 1

已知：m=40kg，t=30s，s=500cm²=0.05m²，h=3m，F=300N，g=9.8N/kg
求：（1）该重物放置在水平地面上时对地面的压强p，
（2）小明将重物提升过程中所做总功的功率P，
（3）该滑轮组的机械效率η．
解：（1）该重物放置在水平地面上时，对地面的压强：
p=====7840Pa；
（2）由图可知，绳子的有效股数n=2，
绳端移动的距离s=nh=2×3m=6m，
总功：
W_总=Fs=300N×6m=1800J，
总功的功率：
P===60W；
（3）有用功：
W_有=Gh=mgh=40kg×9.8N/kg×3m=1176J，
滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%≈65.3%．
答：（1）该重物放置在水平地面上时对地面的压强为7840Pa；
（2）小明将重物提升过程中所做总功的功率为60W；
（3）该滑轮组的机械效率约为65.3%．
分析：（1）重物放置在水平地面上时对地面的压力和自身的重力相等，根据p=和G=mg求出对地面的压强；
（2）由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，再根据W=Fs求出总功，利用P=求出总功的功率；
（3）根据W=Gh求有用功，再根据η=×100%求出该滑轮组的机械效率．
点评：本题考查了压强、功、功率、机械效率的计算，关键是公式及其变形时的灵活运用，知道水平面上物体的压力和自身的重力相等是关键．