Question

【题目】为了将放置在水平地面上、重G=320N的重物提升到高处，小明同学用了两个完全相同的滑轮设计了如图（甲）的滑轮组装置．当小明用如图（乙）随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度v随时间t变化的关系图象如图（丙）．若重物与地面的接触面积S=200cm2 ， 不计绳重和摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向．求：
（1）2﹣3s，滑轮组的机械效率；
（2）2﹣3s，拉力F的功率；
（3）0﹣1s，重物对水平地面的压强．

Answer 1

【答案】
（1）解：2﹣3s，由v﹣t可知重物以v=0.5m/s的速度做匀速直线运动，由F﹣t图象可知拉力F=200N，

由图可知，n=2，则滑轮组的机械效率：

η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=80%；

不计绳重和摩擦，拉力F= （G+G轮），动滑轮重力G轮=2F﹣G=2×200N﹣320N=80N

（2）解：2﹣3s，拉力F的功率：

P= = =Fv=200N×0.5m/s×2=200W

（3）解：0﹣1s，由v﹣t图象可知，重物移动的速度为0处于静止状态，由F﹣t图象可知拉力F′=100N，

而F′= （F拉+G轮），

重物受到的拉力：

F拉=2F′﹣G轮=2×100N﹣80N=120N；

物对水平地面的压力：

F压=G﹣F拉=320N﹣120N=200N，

重物对水平地面的压强：

p= = =1×104Pa

【解析】（1）2﹣3s，由v﹣t可知重物做匀速直线运动，由F﹣t图象可知拉力的大小，由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%求出滑轮组的机械效率；（2）2﹣3s，根据P= = =Fv=F×2v物求出拉力F的功率；（3）0﹣1s，由v﹣t图象可知，重物移动的速度为0处于静止状态，由F﹣t图象可知拉力的大小，利用F= （G+G轮）求重物受到的拉力，重物对水平地面的压力等于重物的重力减去受到的拉力，根据p= 求出重物对水平地面的压强．
【考点精析】解答此题的关键在于理解压强的大小及其计算的相关知识，掌握压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa），以及对滑轮（组）的机械效率的理解，了解关于滑轮组机械效率的计算：W有用 = G·h；W总 = F·s； s = n·h （1）η=W有用 / W总 （2)η= W有用 / W总 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF)．