Question

【题目】一名体重为560N、双脚与地面接触面积为0.04m2的学生站在水平地面上，用如图所示的滑轮组，在20s内将600N的重物匀速提升1m（绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计）。

（1）若匀速提升重物的过程中，滑轮组的机械效率是75%，拉力的功率多大？

（2）当这名学生提起重物时，他对地面的压强是多大？

（3）若用该滑轮组将800N的重物匀速提起1m，机械效率又是多大？

Answer 1

【答案】（1）40 W （2）4000Pa (3) 80％

【解析】（1）滑轮组提升物体时做的有用功：W有 =Gh=600N×1m=600J，

由η=W有/W总×100%可得，拉力做的总功：W总 =W有/η=600J/75%=800J，

拉力的功率：P=W总/t=800J/20s=40W；

（2）由图可知，n=2，则绳端移动的距离：s=nh=2×1m=2m，

由W总 =Fs可得，拉力的大小：F=W总/s=800J/2m=400N，

当这名学生提起重物时，他对地面的压力：F压 =G人 -F=560N-400N=160N，

他对地面的压强：p=F压/S=160N/0.04m2=4000Pa；

（3）绳重及绳与滑轮之间的摩擦不计，由F=（G+G动 ）/ n可得动滑轮的重力：

G动 =nF-G=2×400N-600N=200N，

因克服物体重力做的功为有用功，克服动滑轮重力和物体重力做的功为总功，

所以，将800N的重物匀速提起时滑轮组的机械效率：

η′=W有′/W总′×100%=G′h/(G′+G动)h×100%=G′/G′+G动×100%=800N/800N+200N×100%=80%