Question

18．一物体重1140N，它的底面积为1.5×10³cm³．小明用600N的力匀速提升该物体，物体的速度为0.2m/s．（不计摩擦与绳重）求：
（1）小明拉绳的功率．
（2）滑轮组的机械效率．
（3）体重为450N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对水平地面的最小压强为多大？

Answer 1

分析 （1）根据v=2v_物求出拉力的速度，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出拉力的功率；
（2）根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{F2h}$=$\frac{G}{2F}$求出机械效率；
（3）根据F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）求出动滑轮重，由于不计摩擦与绳重，绳端最大拉力等于人体重力，再求出滑轮组提升物体的拉力，再求出物体对地面的压力，求出压强．

解答 解：（1）拉力的速度：
v=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
拉绳的功率：P_拉=$\frac{{{W_{\;}}}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=F，=600N×0.4m/s=240W；
（2）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{{W_{有用}}}}{W_总}$=$\frac{Gh}{{F{s_绳}}}$=$\frac{Gh}{F×2h}$=$\frac{1140N}{600N×2}$=95%；
（3）由于不计摩擦与绳重，由F=$\frac{1}{2}$（G+G_动）得：
动滑轮重：G_动=2F-G=2×600N-1140N=60N，
绳端最大拉力等于人体重力，则物体对滑轮组的拉力F_拉=2G_人-G_动，滑轮组提升物体的拉力F_拉′=G-F_支持，
因为F_拉=F_拉′，物体受到的支持力为：
F_支持=G+G_动-2G_人=1140N+60N-2×450N=300N，
所以物体对水平地面的最小压强：
p=$\frac{F_压}{S}$=$\frac{{{F_{支持}}}}{S}$=$\frac{300N}{{0.15{m^2}}}$=2×10³Pa．
答：（1）小明拉绳的功率240W；
（2）滑轮组的机械效率95%；
（3）物体对水平地面的最小压强为2×10³Pa．

点评 此题主要考查的是学生对功率、机械效率、滑轮组省力特点、压强计算公式和物体受力分析的理解和掌握，综合性很强，难度较大．