题目内容

19.如图所示,建筑工人通过滑轮装置将一质量是100kg、底面积为0.1m2的物件沿光滑斜面由底端匀速地拉到顶端,人所用的拉力F始终与斜面平行,斜面长是10m,斜面高为5m,物件对斜面的压强为8660Pa,整个过程耗时40s,不计绳重及滑轮与绳之间的摩擦,g取10N/kg,求:
(1)物件对斜面的压力F压的大小;
(2)有用功的功率;
(3)若人所用拉力F的大小为312.5N,求动滑轮的重力和此时的机械效率;
(4)若某工人的拉力最大为500N,则他能拉起最大重力为多少的物体?

分析 (1)根据压强公式求出压力大小;
(2)先求出重力,再利用功的公式求出有用功,结合功率公式求出功率;
(3)利用机械效率公式,结合滑轮特点求出机械效率;利用总功等于有用功和额外功之和求出动滑轮的重力;
(4)根据功的公式和动滑轮特点求出最大拉力.

解答 解:由题意:
(1)由p=$\frac{F}{S}$可得:F压=PS=8660Pa×0.1m2=866N
(2)物体的重力:G=mg=100kg×10N/kg=1000N
有用功:W有=Gh=1000N×5m=5000J
有用功的功率:P=$\frac{{W}_{有}}{t}$=$\frac{500J}{40s}$=125W;
(3)物体移动的距离等于斜面的长s,用动滑轮拉动该物体,则绳子自由端移动的距离为2s.
整个装置的机械效率:η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F•2s}$=$\frac{1{0}^{3}N×5m}{312.5N×2×10m}$=80%;
斜面光滑,所以机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{(G+{G}_{动})h}$,
故有$\frac{1{0}^{3}N}{1{0}^{3}N+{G}_{动}}$=80%
解得:G动=250N;
(4)拉力所做的功用于提升物体和动滑轮,
根据功的原理有:F最大×2S=(G最大+G动)h
即:500N×2×10m=(G最大+250N)×5m
解得:G最大=1750N.
答:(1)物件对斜面的压力F压的大小866N;
(2)有用功的功率125W;
(3)动滑轮的重力250N,此时的机械效率80%;
(4)若某工人的拉力最大为500N,则他能拉起最大重力为1750N的物体.

点评 此题借助于斜面和滑轮考查学生对于力学中功、功率、机械效率的理解和掌握,属于综合题.

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