Question

15．如圖所示，工人師傅用一個定滑輪和動滑輪組成的滑輪組，把重為600N的箱子勻速提升5m，動滑輪的質(zhì)量為6kg，若不計繩重和摩擦，取g=10N/kg．求：
（1）若該箱子底面積為1.5m²，則它對水平地面的壓強多大？
（2）在向上提升箱子的過程中，工人對繩子的拉力多大？
（3）在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機械效率為多少？

Answer 1

分析 （1）因為箱子靜止放于水平地面時，壓力F=G，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求壓強；
（2）不計繩重和摩擦時，拉力F等于物體和動滑輪總重的二分之一；
（3）利用s=nh求出自由端繩子移動的距離，然后再利用W=Fs求出人對滑輪組做的總功；利用W=Gh求出有用功，利用效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%即可求滑輪組的機械效率．

解答 解：（1）因為箱子靜止在水平地面，則壓力F=G=600N；受力面積S=1.5m²，
它對水平地面的壓強p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{1.5{m}^{2}}$=400Pa．
（2）不計繩重和摩擦時，
人對繩子的拉力F=$\frac{1}{2}$（G_箱+G_動）=$\frac{1}{2}$（600N+6kg×10N/kg）=330N；
（3）s=2h=2×5m=10m，
W_總=Fs=330N×10m=3300J，
W_有用=Gh=600N×5m=3000J，
則機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{3000J}{3300J}$×100%≈91%；
答：（1）若該箱子底面積為1.5m²，則它對水平地面的壓強為400Pa；
（2）在向上提升箱子的過程中，人對繩子的拉力為330N；
（3）在向上提升箱子的過程中，滑輪組的機械效率為91%．

點評 本題考查了關(guān)于滑輪組中的有用功、總功、機械效率的計算．確定滑輪組的結(jié)構(gòu)、弄清物重由幾根繩子承擔是本題的關(guān)鍵．