Question

如图所示是提升路面砖的装置．质量为70 kg的工人与地面的接触面积为500 cm²，吊箱重200N，每块砖重100N，滑轮的摩擦和绳重均可忽略不计．工人用拉力F在4s内匀速提升10块砖，升高2m，此装置的机械效率为80%．（取g=10N/kg）则（　　）

A、工人做的额外功是2000J

B、拉力F的功率是500W

C、工人对地面的压强是1500Pa

D、此装置的机械效率最高可达85%

Answer 1

分析：（1）求出10块砖的重力，工人的拉力F=

1

2

（G_箱+G_砖），根据W=Gh求出有用功，根据η=

W有用

W总

求出总功，根据W_总=W_有用+W_额求出额外功；
（2）根据P=

W

t

求出拉力的功率；
（3）工人的质量为70千克，根据G=mg求出工人的重力，根据s=2h求出拉力移动距离，根据W=Fs求出拉力大小，工人对地面的压力等于重力减去绳子对人的拉力，根据p=

F

S

求出工人对地面的压强；
（4）工人的拉力等于其重力时，装置的机械效率最大，根据η=

W有用

W总

=

Gh

Fs

求出机械效率．

解答：解：（1）砖的重力G_砖=10×100N=1000N，
有用功W_有用=G_砖h=1000N×2m=2000J，
∵η=

W有用

W总

∴拉力做的总功W_总=

W有用

η

=

2000J

80%

=2500J，
∵W_总=W_有用+W_额
∴工人做的额外功W_额=W_总-W_有用=2500J-2000J=500J，故A错误；
（2）拉力的功率P=

W总

t

=

2500J

4s

=625W，故B错误；
（3）工人的重力G_人=mg=70kg×10N/kg=700N，
拉力移动距离s=2h=2×2m=4m，
∵W=Fs
∴工人的拉力F=

W总

s

=

2500J

4m

=625N，
工人对地面的压力：
F_压=G_人-F=700N-625N=75N，
工人对地面的压强p=

F压

S

=

75N

0.05m2

=1500Pa，故C正确；
（4）∵F=

1

2

（G_箱+G_砖+G动）
∴动滑轮重力G_动=2F-G_箱-G_砖=2×625N-200N-1000N=50N，
∵F=

1

2

（G_箱+G_砖+G_动），工人的拉力等于其重力时，工人提起的重物最大，
G_物=2F_最大-G_箱-G_动=2×G_人-G_箱-G_动=2×700N-200N-50N=1150N，
此装置的最高机械效率：
η=

W有用

W总

×100%=

G物h

F最大s

×100%=

G物h

F最大2h

×100%=

1150N

2×700N

×100%≈82.1%，故D错误．
故选C．

点评：此题主要考查了学生对有用功、总功、机械效率、滑轮组的省力情况、压力、压强、受力分析的理解和掌握，难度较大．