Question

12．如圖所示，重為1140N的物體，它與水平地面的接觸面積為0.15m²．工人師傅用600 N的力勻速提升物體，物體以0.2 m/s的速度上升1m．（不計摩擦及繩重）
求：（1）自由靜止在水平面時，物體對地面的壓強；
（2）升高1m所用的時間；
（3）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）物體自由靜止在水平面時對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
（2）利用t=$\frac{s}{v}$計算物體升高1m所用的時間；
（3）由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，利用s=nh求出繩端移動的距離，利用W=Fs求出工人師傅勻速拉繩5s內(nèi)所做的功；根據(jù)W=Gh求出有用功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出提升物體過程中滑輪組的機械效率．

解答 解：（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，物體被懸吊之前對地面的壓強：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{1140N}{0.15{m}^{2}}$=7600Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，升高1m所用的時間：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1m}{0.2m/s}$=5s；
（3）由圖可知，n=2，
繩端移動的距離：
s=nh=2×1m=2m，
工人師傅勻速拉繩所做的功：
W_總=Fs=600N×2m=1200J；
有用功：
W_有=Gh=1140N×1m=1140J，
提升物體過程中滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1140J}{1200J}$×100%=95%．
答：（1）物體被懸吊之前對地面的壓強為1.14×10⁴Pa；
（2）工人師傅勻速拉繩5s內(nèi)所做的功為1200J；
（3）提升物體過程中滑輪組的機械效率為95%．

點評 本題考查了壓強、速度、功和機械效率的計算，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等，同時要明確滑輪組繩子的有效股數(shù)．