Question

如图所示，重为1140N的物体，它与水平地面的接触面积为1.5×10³ cm²．工人师傅用600 N的力匀速提升物
体，物体的速度为0.2 m/s．（不计摩擦及绳重）
求：（1）工人师傅拉绳的功率；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）体重为450 N的小明用此滑轮组提升物体，但物体没有被拉动，物体对地面的最小压强为多大．

Answer 1

已知：物体重G=1140N，面积S=1.5×10³cm²=0.15m²，工人师傅拉力F=600N，物体速度=0.2m/s，小明体重G_人=450N，
求：（1）工人师傅拉绳的功率P=？；（2）滑轮组的机械效率η=？；（3）物体对地面的最小压强p=？
解：（1）拉力移动速度：v_拉=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
工人师傅拉绳的功率：
P===Fv=600N×0.4m/s=240W；
（2）机械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=95%；
（3）不计摩擦及绳重，F=（G+G_动），
所以动滑轮重：
G_动=2F-G=2×600N-1140N=60N，
小明拉绳子时的最大拉力等于其重力，F′=G_人=450N，F=（F_拉+G_动），
所以绳子对物体的最大拉力：F_拉=2F′-G_动=2×450N-60N=840N，
物体对地面的最小压力：
F_压=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N，
物体对地面的最小压强：
p===2000Pa．
答：（1）工人师傅拉绳的功率为240W；
（2）滑轮组的机械效率为95%；
（3）物体对地面的最小压强为2000Pa．
分析：（1）根据v_拉=2v_物求出拉力移动速度，根据P===Fv求出拉力的功率；
（2）根据η===求出机械效率；
（3）根据工人师傅的拉力F=（G+G_动）求出动滑轮重，小明的最大拉力为F=G=450N，根据F=（F_拉+G_动）求出绳子对物体的拉力，则物体对地面的压力F_压=F_支=G-F_拉，根据p=求出对地面的最小压强．
点评：此题主要考查的是学生对功率、机械效率、压强计算公式的理解和掌握，弄明白物体对地面的压力是解决此题的关键．