Question

如圖所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為1.5×10³ cm²．工人師傅用600 N的力勻速提升物
體，物體的速度為0.2 m/s．（不計摩擦及繩重）
求：（1）工人師傅拉繩的功率；
（2）滑輪組的機械效率；
（3）體重為450 N的小明用此滑輪組提升物體，但物體沒有被拉動，物體對地面的最小壓強為多大．

Answer 1

已知：物體重G=1140N，面積S=1.5×10³cm²=0.15m²，工人師傅拉力F=600N，物體速度=0.2m/s，小明體重G_人=450N，
求：（1）工人師傅拉繩的功率P=？；（2）滑輪組的機械效率η=？；（3）物體對地面的最小壓強p=？
解：（1）拉力移動速度：v_拉=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s，
工人師傅拉繩的功率：
P===Fv=600N×0.4m/s=240W；
（2）機械效率：
η=×100%=×100%=×100%=×100%=95%；
（3）不計摩擦及繩重，F=（G+G_動），
所以動滑輪重：
G_動=2F-G=2×600N-1140N=60N，
小明拉繩子時的最大拉力等于其重力，F′=G_人=450N，F=（F_拉+G_動），
所以繩子對物體的最大拉力：F_拉=2F′-G_動=2×450N-60N=840N，
物體對地面的最小壓力：
F_壓=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N，
物體對地面的最小壓強：
p===2000Pa．
答：（1）工人師傅拉繩的功率為240W；
（2）滑輪組的機械效率為95%；
（3）物體對地面的最小壓強為2000Pa．
分析：（1）根據v_拉=2v_物求出拉力移動速度，根據P===Fv求出拉力的功率；
（2）根據η===求出機械效率；
（3）根據工人師傅的拉力F=（G+G_動）求出動滑輪重，小明的最大拉力為F=G=450N，根據F=（F_拉+G_動）求出繩子對物體的拉力，則物體對地面的壓力F_壓=F_支=G-F_拉，根據p=求出對地面的最小壓強．
點評：此題主要考查的是學生對功率、機械效率、壓強計算公式的理解和掌握，弄明白物體對地面的壓力是解決此題的關鍵．