题目内容

体重为700N的小明站在地面上用图所示的滑轮组提起物体A,当物体A匀速竖直上升时,小明对地面的压强为p1,滑轮组的机械效率为η1;在物体A的下方再加挂一个质量为60kg的物体B后(图中未画出),小明继续通过绳子使物体A和B一起匀速竖直上升,此时他对地面的压强为p2,滑轮组的机械效率为η2.若滑轮组的摩擦及绳重均可忽略不计,且p1:p2=3:1,η1:η2=9:10,则滑轮组的机械效率η1=
75
75
%.(取g=10N/kg)
分析:对人受力分析,受到三个力:重力G人、绳子拉力F1、地面支持力N1,如图,可求小阳对地面的压力N1=G人-F1,
利用压强公式求小阳对地面的压强,p1=
G人-F1
S
,利用效率公式求η1=
W有1
W总1
=
GAh
(GA+G动)h
;
同理,拉动水面上的物体时,可求小阳对地面的压力N2=G人-F2,小阳对地面的压强p2
G人-F2
S
,η2=
W有2
W总2
=
(GA+GB)h
(GA+GB+G动)h
,根据η1:η2=9:10求动滑轮重,根据F1=
1
3
(GA+G动)和F2=
1
3
(GA+GB+G动)求F1和F2的大小,再根据p1:p2=3:1和小明的体重,求出动画滑轮的重力;
解答:人站在地面上静止,拉动物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F1、地面支持力N1,由同一直线力的平衡,G人=F1+N1,小阳对地面的压力:
N1=G人-F1,
小阳对地面的压强:p1=
G人-F1
S
,η1=
W有1
W总1
=
GAh
(GA+G动)h
;
同理,人站在地面上静止,拉动水面上的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F2、地面支持力N2,如图
小阳对地面的压力:N2=G人-F2,
小阳对地面的压强:p2=
G人-F2
S
,η2=
W有2
W总2
=
(GA+GB)h
(GA+GB+G动)h
,∵η1:η2=9:10,p1:p2=5:4,
∴
GA
GA+G动
:
GA+GB
GA+GB+G动
=9:10…①
(G人-F1):(G人-F2)=3:1…②,又G人=700N,GB=60kg×10N/kg=600N.
解得:η1=75%
故答案为:75.
点评:此题是一道力学综合题,有一定的难度.解决此题把握三点:①会正确判定承担物重的绳子的股数;②在机械重一定时,物重不同,机械效率不同;③不同物重情况下,动滑轮重一定.
练习册系列答案
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