Question

10．物体重600N，放在水平地面上，与地面的接触面积是500cm²（如图甲所示），某工人用400N的力在10s内将物体匀速提高了5m（如图乙所示）
（1）物体放在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（2）绳子自由端移动速度是多少？
（3）拉力的功率是多少？
（4）滑轮组的机械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）物体放在水平地面上时对地面的压力等于自身的重力，知道物体与地面的接触面积（受力面积），利用p=$\frac{F}{S}$求物体对地面的压强；
（2）由图可知，滑轮组绳子的有效股数，根据s=nh求出绳端移动的距离，根据v=$\frac{s}{t}$求出绳子自由端移动速度；
（3）根据W=Fs求出工人做的总功，利用P=$\frac{W}{t}$求工人拉力的功率；
（4）根据W=Gh求出工人做的有用功，再根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）物体对水平地面的压力：
F_压=G=600N，
受力面积：
S=500cm²=0.05m²，
物体对地面的压强：
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{600N}{0.05{m}^{2}}$=1.2×10⁴Pa；
（2）由图可知，n=2，则绳端移动的距离：
s=nh=2×5m=10m，
绳子自由端移动速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{10m}{10s}$=1m/s；
（3）工人拉力做的总功：
W_总=Fs=400N×10m=4000J，
工人拉力的功率：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{4000J}{10s}$=400W；
（4）工人做的有用功：
W_有=Gh=600N×5m=3000J，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{3000J}{4000J}$×100%=75%．
答：（1）物体放在水平地面上时，对地面的压强是1.2×10⁴Pa；
（2）绳子自由端移动速度是1m/s；
（3）拉力的功率是400W；
（4）滑轮组的机械效率是75%．

点评 本题考查了压强、功、功率、机械效率的计算，关键是公式的灵活应用和知道物体对地面的压力等于物体的重力．