Question

11．如图所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×10³ cm²．工人师傅用600 N的 力匀速提升物体，物体的速度为0.2 m/s．（不计摩擦及绳重）（注：本题中g=10N/kg）
求：（1）工人师傅没有提升物体之前，该物体对地面的压强为多少？
（2）工人师傅拉绳的功率；
（3）滑轮组的机械效率；
（4）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大？

Answer 1

分析 （1）工人师傅没有提升物体之前，该物体对地面的压力和自身的重力相等，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（2）根据v=2v_物求出绳子的速度，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出功率；
（3）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$求出机械效率；
（4）根据F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）求出动滑轮重，小明的最大拉力等于其体重，再根据F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_动）求出此时滑轮组对物体的拉力，进一步求出物体对地面的压力，根据p=$\frac{F}{S}$求出物体对地面的压强．

解答 解：（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，
所以，工人师傅没有提升物体之前，该物体对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1140N}{1.5×1{0}^{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7600Pa；
（2）由图可知，n=2，则绳子的速度：v=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
工人师傅拉绳的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=600N×0.4m/s=240W；
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{F2h}$×100%=$\frac{G}{2F}$×100%=$\frac{1140N}{2×600N}$×100%=95%；
（4）第一次拉物体时，由F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）得：
动滑轮重：G_动=2F-G=2×600N-1140N=60N，
小明的最大拉力等于其体重，F_最大=G_人=450N，由F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_动）得：
滑轮组对物体的拉力：
F_拉=2F_最大-G_动=2×450N-60N=840N，
物体对地面的压力：
F_压=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N，
物体对地面的最小压强：
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{300N}{1.5×1{0}^{3}×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2000Pa．
答：（1）工人师傅没有提升物体之前，该物体对地面的压强为7600Pa；
（2）工人师傅拉绳的功率为240W；
（3）滑轮组的机械效率为95%；
（4）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为2000Pa．

点评 此题主要考查的是学生对功率、机械效率、滑轮组的省力特点、二力平衡、压强计算公式的理解和掌握，综合性较强，难度较大．