Question

質量為60kg的小明站在水平地面上，利用如圖所示裝置提升物體A。物體A的質量m_A為72kg，底面積S_A為2×10^-2m²。當小明施加豎直向下的拉力為F₁時，物體A未被拉動，此時物體A對地面的壓強p為5×10³Pa，小明對地面的壓強為p₁；當小明施加豎直向下的拉力為F₂時，物體A恰好勻速上升，小明對地面的壓強為p₂，且p₁：p₂=16: 15。已知B、C、D、E四個滑輪的質量相同，不計繩重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）當小明施加豎直向下的拉力F₁時，物體A對地面的壓力F_N；

（2）每個滑輪所受的重力G₀；

（3）當小明施加豎直向下的拉力F₂時，整個裝置的機械效率η。

 

Answer 1

【答案】

 

（1）依據公式p=，可知F_N=pS=5×10³Pa×2×10^-2m²=100N          ---------- 2分

（2）當小明施加豎直向下的拉力F₁時，物體A、滑輪B、滑輪C及小明的受力情況如答圖7所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T_A1 =G_A- F_N′=720N-100N=620N

F₁=

    小明對地面的壓強p₁=

當小明施加豎直向下的拉力F₂時，物體A、滑輪B、滑輪C及小明的受力情況如答圖8所示。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F₂=

    小明對地面的壓強p₂=

動滑輪受到的重力G₀=60N                                      ---------- 3分

（3）拉力F₂==225N

設物體A被提升的高度為h，則滑輪C上升的高度h_C=2h，

繩端上升的距離s=2h_C=4h

η=                        ---------- 2分

【解析】略