题目内容
为了将放置在水平地面上重G=100 N的重物提升到高处。小明设计了如图甲所示的滑轮组装置。当小明用如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v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。(已知小明的质量为60kg,每只鞋与地面的有效接触面积为200cm2)求:
(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率
;
(2)在1~2s内,拉力F所做的功W;
(3)在0~1s内,小明对地面的压强
与重物对地面的压强
。
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由图像可知,在2─3s内,重物做匀速运动,
= 2
.50 m/s,拉力F1=40N,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h1的3倍。
拉力F的功率
┈┈┈┈(1分)
滑轮组的机械效率
┈┈┈┈(1分)
在1─2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m;
拉力F所做的功
┈┈┈┈(2分)
设动滑轮重为G动,
。
在0─1s内,拉力F3=30N。取动滑轮和重物为研究对象,受到向下的重力
、
、向上的支持力
以及三根绳子向上的拉力
的作用处于静止状态,如图1所示。
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地面对重物的支持力![]()
由于力的作用是相互的,所以重物对地面的压力
,
重物对地面的压强![]()
在0─1s内,拉力F3=30N。取人为研究对象,人受到向下的重力
、地面对人向上的支持力
以及绳子向上的拉力
三个力的作用处于静止状态,如图2所示。
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由于力的作用是相互的,所以人对地面的压力
,
小明对地面的压强
(其他解法正确的,均可相应得分)
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