Question

20．用如图所示的滑轮组匀速拉动一质量为120kg，边长为10cm正方体物块，已知重物与地面的摩擦力为其重力的0.1倍，若此时滑轮组机械效率为80%．
（1）物体对水平地面的压强是多少？
（2）绳子自由端的拉力为多大？
（3）如果想用更小的力拉重物，请你提出一条可行性的建议．

Answer 1

分析 （1）已知物体的质量可求得其重力，此时物体对水平地面的压力等于其重力，再利用压强公式求解；
（2）首先根据重力与摩擦力的关系求出摩擦力的大小，然后确定绕在动滑轮上的绳子的段数，再根据此时滑轮组的机械效率利用公式变形即可求出拉绳子的力F．
（3）可以从省力的角度或减小绳子与滑轮之间的摩擦的角度去分析．

解答 解：
（1）物体对水平地面的压力：F=G=mg=120kg×10N/kg=1200N，
（2）正方体物块的底面积：S=10cm×10cm=100cm²=1×10^-2m²，
物体对水平地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{1×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
由题知，物体与地面之间的摩擦力：f=0.1G=0.1×1200N=120N；
由图可知n=3，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{fs}{F×3s}$=$\frac{f}{3F}$可得，绳子自由端的拉力：
F=$\frac{f}{3η}$=$\frac{120N}{3×80%}$=50N．
（3）如果想用更小的力拉重物，将墙上滑轮和重物上的滑轮交换位置或在重物下面放圆木棒变滑动摩擦为滚动摩擦．
答：（1）物体对水平地面的压强是1.2×10⁵Pa；
（2）绳子自由端的拉力为50N；
（3）将墙上滑轮和重物上的滑轮交换位置或在重物下面放圆木棒变滑动摩擦为滚动摩擦．

点评 对于这类滑轮组的应用题，主要是弄清哪边的是动滑轮，然后数清经过动滑轮绳子的股数，结合物理公式进行求解．