Question

如圖所示，小強(qiáng)使用滑輪組勻速提升重為800N的物體時(shí)，他對(duì)地面產(chǎn)生的壓強(qiáng)為3000Pa．已知小強(qiáng)的體重為620N，他每只腳與地面的接觸面積為200cm²．若不計(jì)繩重和摩擦．求：
（1）小強(qiáng)對(duì)繩子的拉力；
（2）動(dòng)滑輪所受重力；
（3）此時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率；
（4）小強(qiáng)使用此滑輪組最多能提起多重的物體．

Answer 1

【答案】分析：（1）據(jù)壓強(qiáng)公式，計(jì)算出此時(shí)人對(duì)地面的壓力，據(jù)人的重力進(jìn)而可判斷出人所受到的繩子的拉力，即知道了小強(qiáng)對(duì)繩子的拉力；
（2）在不計(jì)繩重和摩擦的情況下，該滑輪組的兩端繩子吊著貨物和動(dòng)滑輪，據(jù)此可計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力．
（3）該題中，對(duì)貨物做的功是有用功，繩子自由端所做的功是總功，即設(shè)物體上升高度為hm，所以繩子自由端上升的高度是2hm，故據(jù)此能計(jì)算出該滑輪組的機(jī)械效率；
（4）由于小強(qiáng)的體重是620N，故繩子上的最大拉力是620N，再據(jù)吊著動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)即可判斷該題的答案．
解答：解：（1）據(jù)公式P=得：F=PS=3000Pa×2×200×10^-4 m²=120N；所以此時(shí)人對(duì)地面的壓力F_N=F=120N；
所以F_拉=G-F_N=620N-120N=500N，所以小強(qiáng)對(duì)繩子的拉力是500N；
（2）因?yàn)椴挥?jì)繩重和摩擦，所以
F_拉=（G_物+G_動(dòng)）；
所以G_動(dòng)=2F_拉-G_物=2×500N-800N=200N；
（3）設(shè)物體上升高度為hm，所以繩子自由端上升的高度是2hm，所以有用功是：W_有=Gh=800N×hm=800hJ；
該過(guò)程中所做的總功是：W_總=FS=500N×2hm=1000hJ；
故機(jī)械效率是：η==×100%=80%；
（4）當(dāng)F_拉=G_人=620N時(shí)，能提起最重的物體，即G_物+G_動(dòng)=2F_拉，即
G_物=2F_拉-G_動(dòng)=2×620N-200N=1040N；
答：（1）小強(qiáng)對(duì)繩子的拉力是500N；（2）動(dòng)滑輪所受重力是200N；（3）此時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率80%；（4）小強(qiáng)使用此滑輪組最多能提起物體的重力是1040N．
點(diǎn)評(píng)：本題考查機(jī)械效率的計(jì)算，難點(diǎn)是對(duì)物體進(jìn)行受力分析，找出各個(gè)物理量之間的關(guān)系，求物體的重力是解題的關(guān)鍵．