Question

【题目】在一次施工中，体重为600N的搬运工人用如图所示的滑轮组在10s内将一个重150N的物体匀速提升4m，所用的拉力为60N，不计绳重及摩擦．求：
（1）工人用滑轮组提升重物时的机械效率；
（2）工人做功的功率；
（3）在另一次施工中，需要提起重为600N，体积是8dm3的正方体物块．如果工人用的拉力为150N，通过计算说明工人是否能将重物提起？这时物块对地面的压强是多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：由图知，n=3，拉力端移动的距离s=3h=3×4m=12m，

拉力做的有用功W有用=G1h=150N×4m=600J，

拉力做的总功W总=F1s=60N×12m=720J，

滑轮组的机械效率：

η= = ×100%≈83.3%；

（2）解：工人做功的功率：

P= = =72W；

（3）解：不计绳重及摩擦，拉力F1= （G1+G轮），则动滑轮重力：

G轮=3F1﹣G1=3×60N﹣150N=30N，

提起重为G′=600N物体时，拉力F2= （G2+G轮）= （600N+30N）=210N，

因为工人用的拉力为150N，所以工人不能将重物提起；

当工人拉力F=150N时，F= （F拉+G轮），则滑轮组对物体的拉力：

F拉=3F﹣G轮=3×150N﹣30N=420N，

此时物体对地面的压力：

F压=G﹣F拉=600N﹣420N=180N，

正方体物块的体积V=8dm3，则物块的边长为2dm=0.2m，

物块的底面积，即受力面积S=0.2m×0.2m=0.04m2，

物块对地面的压强：

p= = =4500Pa．

【解析】（1）由图知，承担物重的绳子股数n=3，拉力端移动的距离s=3h，利用W=Gh求拉力做的有用功，利用W=Fs求拉力做的总功，利用效率公式求滑轮组的机械效率；（2）知道时间，利用P= 求工人做功的功率；（3）不计绳重及摩擦，拉力F= （G+G轮），据此求动滑轮重力；提起重为600N物体时，利用拉力F= （G+G轮）求拉力，和实际拉力比较判断工人能否将重物提起； 当工人拉力为150N时，利用F= （F拉+G轮）求滑轮组对物体的拉力，物体对地面的压力等于重力减去拉力，求出受力面积，利用压强公式求物块对地面的压强．
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识，掌握压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa），以及对滑轮（组）的机械效率的理解，了解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)．