Question

为了将放置在水平地面上、重G＝100 N的重物提升到高处．小明同学设计了图(甲)所示的滑轮组装置．当小明用图(乙)所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图(丙)和(丁)所示．若重物与地面的接触面积S＝5×10^－2 m²，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向．求：

(1)在2～3 s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η．

(2)在1～2 s内，拉力F做的功W．

(3)在0～1 s内，重物对地面的压强p．

Answer 1

答案：
解析：

解：(1)在2～3 s内，重物做匀速运动，v3＝2.50 m/s，拉力F3＝40 N，因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍． 　　P＝F3v3＝100 W(1分) 　　η＝(W有用/W总)×100％＝[Gh3/(3F3h3)]×100％＝83.33％(1分) 　　(2)在1～2 s内，拉力F2＝50 N，重物上升高度h2＝1.25 m 　　W＝3F2h2(1分) 　　代入数据解得W＝187.5 J(1分) 　　(3)设动滑轮重为G动 　　G动＝3F3－G＝20 N 　　在0～1 s内，拉力F1＝30 N．把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态． 　　支持力F支＝G＋G动－3F1＝30 N(1分) 　　重物对地面的压力F压＝F支＝30 N 　　P＝F压/S＝30 N/(5×10－2 m2)＝600 Pa(1分)