Question

11．用如图所示滑轮组提升一边长为30cm的正方体，质量为90kg的重物．人用500N的拉力F，15s内使物体匀速上升了3m．求：
（1）人没有施加拉力时，重物对水平地面的压强．
（2）人拉绳子做功的功率．
（3）滑轮组的机械效率．

Answer 1

分析 （1）人没有施加拉力时，重物对水平地面的压力等于其重力，利用G=mg求出，再求出重物的底面积，即受力面积，再利用p=$\frac{F}{S}$计算压强；
（2）由滑轮组的结构知道n=2，s=2h．利用s=2h求出拉力移动的距离，知道拉力大小和运动时间，利用功率公式求解；
（3）利用W_有=Gh求有用功，利用W_总=Fs求总功，利用机械效率的公式求滑轮组的机械效率．

解答 解：（1）人没有施加拉力时，重物对水平地面的压力：
F=G=mg=90kg×10N/kg=900N，
受力面积S=0.3m×0.3m=0.09m²，
重物对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.09{m}^{2}}$=1×10⁴Pa；
（2）由图可知，n=2，则拉力移动的距离：
s=2h=2×3m=6m，
拉力做功：
W_总=Fs=500N×6m=3000J，
拉力做功功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3000J}{15s}$=200W；
（3）使用滑轮组做的有用功：
W_有=Gh=900N×3m=2700J，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{2700J}{3000J}$×100%=90%．
答：（1）人没有施加拉力时，重物对水平地面的压强为1×10⁴Pa．
（2）人拉绳子做功的功率为200W．
（3）滑轮组的机械效率为90%．

点评 本题考查了压强的大小计算，同时考查学生对有用功、总功、功率公式、机械效率公式、滑轮组s=nh的理解和运用，理解并求出有用功和总功是本题的关键．