Question

质量为60kg的小明站在水平地面上，利用如图所示装置提升物体A。物体A的质量m_A为72kg，底面积S_A为2×10^-2m²。当小明施加竖直向下的拉力为F₁时，物体A未被拉动，此时物体A对地面的压强p为5×10³Pa，小明对地面的压强为p₁；当小明施加竖直向下的拉力为F₂时，物体A恰好匀速上升，小明对地面的压强为p₂，且p₁：p₂="16:" 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）当小明施加竖直向下的拉力F₁时，物体A对地面的压力F_N；
（2）每个滑轮所受的重力G₀；
（3）当小明施加竖直向下的拉力F₂时，整个装置的机械效率η。

Answer 1

（1）依据公式p=，可知F_N=pS=5×10³Pa×2×10^-2m²="100N "         ---------- 2分
（2）当小明施加竖直向下的拉力F₁时，物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图7所示。

 
T_A1=G_A- F_N′=720N-100N=620N
F₁=
小明对地面的压强p₁=
当小明施加竖直向下的拉力F₂时，物体A、滑轮B、滑轮C及小明的受力情况如答图8所示。
 
F₂=
小明对地面的压强p₂=

动滑轮受到的重力G₀="60N                                     " ---------- 3分
（3）拉力F₂==225N
设物体A被提升的高度为h，则滑轮C上升的高度h_C=2h，
绳端上升的距离s=2h_C=4h
η=                        ---------- 2分

解析