Question

13．用如图所示的滑轮组在5s内将静止在水平地面上质量为40kg，底面积为1m² 的物体匀速竖直提升3m，所用拉力为25ON，请解答下列问題：（g取1ON/kg）
（1）提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强是多大？
（2）滑轮组提升物体过程中做的有用功是多少？
（3）拉力F的功率是多少？
（4）滑轮组的机械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知物体的质量利用G=mg求出重力，物体未提之前对地面的压力等于自身的重力；根据公式p=$\frac{F}{S}$可求对地面的压强；
（2）利用W=Gh求有用功；
（3）已知动滑轮上绳子的段数，根据s=nh求出拉力作用点移动的距离；利用W=Fs求出总功，利用P=$\frac{W}{t}$求功率；
（4）应用效率公式可以求出滑轮组的效率．

解答 解：（1）物体静止在水平地面上，物体对水平地面的压力：
F=G=mg=40kg×10N/kg=400N，
物块对地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{400N}{1{m}^{2}}$=400Pa；
（2）有用功：W_有用=Gh=400N×3m=1200J；
（3）由图可知：动滑轮上绳子的段数n=2，则拉力作用点移动的距离s=nh=2×3m=6m；
W_总=Fs=250N×6m=1500J；
功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1500J}{5s}$=300W；
（4）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1200J}{1500J}$×100%=80%．
答：（1）提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强是400Pa；
（2）滑轮组提升物体过程中做的有用功是1200J；
（3）拉开力F的功率是300W；
（4）滑轮组的机械效率是80%．

点评 本题考查压强、做功、机械效率等的计算，关键是分析物体的受力情况和动滑轮上绳子的段数．