题目内容

【题目】为了将放置在水平地面上重为100N的物体提升一定高度,设置了图1所示的滑轮组装置.当用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时,物体的速度v和物体上升的高度h随时间变化的关系分别如图丙和丁所示.(不计绳重和绳与轮之间的摩擦)下列计算结果正确的是(
A.0s~1s内,地面对物体的支持力是10N
B.1s~2s内,拉力F做的功是187.5J
C.2s~3s内,拉力F的功率是100W
D.2s~3s内,滑轮组的机械效率是62.5%

【答案】B
【解析】解:(1)由图乙可知,在0~1s内,拉力F=30N.取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力G和G,向上的支持力F,及三根绳子向上的拉力F′作用,处于静止状态;

地面对重物的支持力F=G﹣F′=G﹣3F+G=100N﹣3×30N+G=G+10N;故A错误;(2)由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,v3=2.50m/s,拉力F3=40N,

因为从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3,

所以拉力F的作用点下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s,

拉力做功功率(总功率):

P=F3V3′=40N×7.5m/s=300W,故C错误;

滑轮组的机械效率:

η= ×100%= ×100%= ×100%≈83.33%,故D错误;(3)在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m

拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m,

拉力做的功:

W=F2S2=50N×3.75m=187.5J;故B正确.

故选:B.

由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h.(1)已知滑轮组绳子的段数n和拉力F,物体静止,设滑轮组对物体的拉力F′,其关系为F= (F′+G);

地面对物体的支持力等于物体对地面的压力,等于物体的重力G减去整个滑轮组对物体的拉力F′;(2)由F﹣t图象得出在2~3s内的拉力F,由v﹣t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P=Fv求拉力做功功率,知道拉力F和物重G大小,以及S与h的关系,利用效率求滑轮组的机械效率.(3)由F﹣t图象得出在1~2s内的拉力F,由h﹣t图象得出重物上升的高度,求出拉力F的作用点下降的距离,利用W=Fs求此时拉力做功.

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