Question

5．一底面积为400cm²的物体放在水平地面上，对地面的压强是2.5×10³Pa．如图甲所示，用一滑轮组竖直向上施加一个拉力F将该物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s=3m．图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图．
（1）求物体受到的重力．
（2）图乙中阴影部分的面积表示的是哪个物理量？请你计算出该物理量．
（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率．

Answer 1

分析 （1）已知物体的底面积和对地面的压强，利用p=$\frac{F}{S}$可求得其对地面的压力，此时物体对地面的压力等于其重力；
（2）根据横纵坐标表示的单位和数值以及其数值变化关系确定该物理量，并计算其大小；
（3）根据机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$计算滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$可得，物体对地面的压力：
F=pS=2.5×10³Pa×4×10^-2m²=100N，
物体受到的重力G=F=100N，
（2）纵坐标表示力的大小为50N，大小不变，横坐标表示距离，大小为3m，
所以阴影部分表示力所做的功W=Fs=50N×3m=150J；
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{100N×h}{50N×3h}$×100%≈66.7%．
答：（1）物体受到的重力为100N；
（2）图乙中阴影部分的面积表示的是功；功的大小为150J．
（3）滑轮组提升该重物时的机械效率为66.7%．

点评 本题考查了动滑轮的特点、功、机械效率公式的灵活运用，能够正确识图和辨别滑轮组承担总重的绳子的段数是解题的关键．