- 试题详情及答案解析
- 为了将放置在水平地面上、重G="100" N的重物提升到高处。小明同学设计了图（甲）所示的滑轮组装置。当小明用图（乙）所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时，重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丙）和（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）在2~3s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η。
（2）在1~2s内，拉力F做的功W。
（3）在0~1s内，重物对地面的压强p。- 答案：（1）300W 83．33% （2）187.5J （3）600 Pa
- 试题分析： 解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，υ3=2．50 m/s，拉力F3=40N，因为连接动滑轮的绳子有三根，所以绳子运动的速度是物体运动速度的三倍，同样拉力F的作用点下降的距离是重物上升高度h3的三倍。
拉力F的功率P=3F3υ3=3×40N×2.50m/s=300W，
η=（W有用/W总）×100%=[Gh3/（3F3h3）]×100% ={(100N×2.50m)/(3×40N×2.50m)}×100%=83．33%
（2）在1~2s内，拉力F2="50" N，重物上升高度h2=1．25 m，W=3F2h2 =3×50N×1.25m="187.5J"
（3）设动滑轮重为G动，因为在在2~3s内，重物做匀速运动，由力的平衡可知
所以G动=3F3-G="3×40N-100N=20" N
在0~1s内，把动滑轮和重物看成整体，则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态。
持力F支=G+G动-3 F1=（100N+20N）-3×30N="30" N，重物对地面的压力F压= F支="30" N
∴P=F压/S="30" N/（5×10-2 m2）="600" Pa
考点：机械效率；力的平衡；压强