解:
G
人=gm=10N/kg×60kg=600N,G
A=mg=10N/kg×74kg=740N,
(1)物体A对地面的压力:
F
N=ps=5×10
3pa×2×10
-2m
2=100N;
(2)小明用力F
1时,以物体A和滑轮B为研究对象进行受力分析,如图1设绳对滑轮B的拉力为F
B;小明用力F
2时,受力分析如图2所示,设绳对滑轮B的拉力为F
B′
由图1和图2可得:
F
B=
(G
A+G
0-F
N)=
(740N+G
0-100N)=
G
0+320N…①
F
B′=
(G
A+G
0)=
G
0+370N…②
当小明用力分别为F
1和F
2时,以滑轮C为研究对象,进行受力分析,如图3、4所示,
由图3可得:
F
1=
(G
0+F
B),
将①带入得:
F
1=
G
0+160N…③
由图4可得:
F
2=
(G
0+F
B′),
将②带入得:
F
2=
G
0+185N…④
以人为研究对象分别进行受力分析,如图5、图6所示,
由图5可得:N=P
1S=G
人-F
1将③带入得:P
1S=440N-
G
0…⑤
由图6得:N′=P
2S=G
人-F
2将④带入得:P
2S=415N-
G
0…⑥
由
=
以及⑤⑥可得:
G
0=
N≈53.3N;
(3)由④得:
F
2=
G
0+185N=
×
N+185N=225N,
由图象可得:P=
=45W
∵P=Fv,
∴v=
=
=0.2m/s,
物体上升的速度:
v
物=
v=
×0.2m/s=0.05m/s.
答:(1)当小明施加竖直向下的拉力F
1时,物体A对地面的压力为100N;
(2)每个滑轮所受的重力为53.3N;
(3)小明施加竖直向下的拉力F
2时,物体上升的速度为0.05m/s.
分析:(1)知道物体A对地面的压强和受力面积,利用压强公式求物体A对地面的压力;
(2)小明用力F
1时,以物体A和滑轮B为研究对象进行受力分析,如图1设绳对滑轮B的拉力为F
B;小明用力F
2时,受力分析如图2所示,设绳对滑轮B的拉力为F
B′,可得关系式F
B=
(G
A+G
0-F
N)和F
B′=
(G
A+G
0);
当小明用力分别为F
1和F
2时,以滑轮C为研究对象,进行受力分析,如图3、4所示,可得关系式F
1=
G
0+160N和F
2=
G
0+185N;
以人为研究对象分别进行受力分析,如图5、图6所示,可得关系式P
1S=440N-
G
0和P
2S=415N-
G
0,
由题知
=
求得动滑轮重;
(3)由上面F
2=
G
0+185N求得F
2的值,根据图象求功率大小,利用P=Fv求拉力端移动的速度,物体上升的速度等于拉力端移动速度的
.
点评:本题考查了使用滑轮组拉力的计算、速度的计算,对三种情况进行受力分析,列方程求解是本题的关键.