Question

有一重為200N的正方體物體放在水平地面上，它的邊長(zhǎng)為20cm，某人想通過(guò)如圖所示的定滑輪來(lái)豎直提起這個(gè)物體．

（1）該物體的體積是多大？
（2）當(dāng)繩子中的拉力為零時(shí)，物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多大？
（3）當(dāng)人用250N的力向下拉繩子時(shí)，物體恰好能勻速上升，物體上升3m后恰好到達(dá)目標(biāo)位置．求此過(guò)程中人所做的功和定滑輪的機(jī)械效率．

Answer 1

【答案】分析：（1）立方體的體積可以利用邊長(zhǎng)的立方去求解．
（2）確定此時(shí)物體對(duì)地面的拉力等于物體的重力，利用邊長(zhǎng)求出物體的底面積，根據(jù)固體壓強(qiáng)的計(jì)算公式即可求得物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)．
（3）人拉著物體上升，人的拉力做的功為總功．此過(guò)程中克服物體重力所做的功為有用功．利用機(jī)械效率的計(jì)算公式：η=，求出有用功和總功即可求出此時(shí)的機(jī)械效率．
解答：解：（1）的邊長(zhǎng)為l=20cm，根據(jù)立方體的體積計(jì)算方法可知：V=L³=（20cm）³=8000cm³
（2）物體的底面積S=L²=（20cm）²=400cm²．
由于此時(shí)繩子對(duì)物體的拉力為零，所以物體對(duì)地面的壓力等于物體的重力，即F=G=200N，根據(jù)壓強(qiáng)計(jì)算公式：P===5×10³Pa
（3）在此過(guò)程中，人對(duì)繩子做的功為總功；克服物體重力而做的功為有用功．
根據(jù)題目中告訴的數(shù)據(jù)：人對(duì)繩子的拉力為250N，使用定滑輪并不省距離故繩子自由端通過(guò)的距離為3m，由此可求總功為：W_總=Fs=250N×3m=750J
物體的重力G=200N，物體上升的高度h=3m，所以有用功為：W_有=Gh=200N×3m=600J．
故：η===80%．
答：（1）該物體的體積是8000cm²．
（2）當(dāng)繩子中的拉力為零時(shí)，物體對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是5×10³Pa．
（3）此過(guò)程中人所做的功為750J；定滑輪的機(jī)械效率為80%．
點(diǎn)評(píng)：在求解簡(jiǎn)單機(jī)械的機(jī)械效率時(shí)，明確哪些功是有用功，哪些功是總功是解決此題的關(guān)鍵．