如图所示,重为1140N的物体,它与水平地面的接触面积为1.5×10_cm_.工人师傅用600N的力匀速提升物
体,物体的速度为0.2m/s.(不计摩擦及绳重)
求:(1)工人师傅拉绳的功率;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)体重为450N的小明用此滑轮组提升物体,但物体没有被拉动,物体对地面的最小压强为多大.
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答案解析
分析:
(1)根据v_拉=2v_物求出拉力移动速度,根据P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=Fv求出拉力的功率;
(2)根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{F2h}$=$\frac {G}{2F}$求出机械效率;
(3)根据工人师傅的拉力F=$\frac {1}{2}$(G+G_动)求出动滑轮重,小明的最大拉力为F=G=450N,根据F=$\frac {1}{2}$(F_拉+G_动)求出绳子对物体的拉力,则物体对地面的压力F_压=F_支=G-F_拉,根据p=$\frac {F}{S}$求出对地面的最小压强.
解答:
已知:物体重G=1140N,面积S=1.5×10_cm_=0.15m_,工人师傅拉力F=600N,物体速度=0.2m/s,小明体重G_人=450N,
求:(1)工人师傅拉绳的功率P=?;(2)滑轮组的机械效率η=?;(3)物体对地面的最小压强p=?
解:(1)拉力移动速度:v_拉=2v_物=2×0.2m/s=0.4m/s,
工人师傅拉绳的功率:
P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=Fv=600N×0.4m/s=240W;
(2)机械效率:
η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {Gh}{F2h}$×100%=$\frac {G}{2F}$×100%=$\frac {1140N}{2×600N}$×100%=95%;
(3)不计摩擦及绳重,F=$\frac {1}{2}$(G+G_动),
所以动滑轮重:
G_动=2F-G=2×600N-1140N=60N,
小明拉绳子时的最大拉力等于其重力,F′=G_人=450N,F=$\frac {1}{2}$(F_拉+G_动),
所以绳子对物体的最大拉力:F_拉=2F′-G_动=2×450N-60N=840N,
物体对地面的最小压力:
F_压=F_支=G-F_拉=1140N-840N=300N,
物体对地面的最小压强:
p=$\frac {F_压}{S}$=$\frac {300N}{0.15m}$=2000Pa.
答:(1)工人师傅拉绳的功率为240W;
(2)滑轮组的机械效率为95%;
(3)物体对地面的最小压强为2000Pa.
点评:
此题主要考查的是学生对功率、机械效率、压强计算公式的理解和掌握,弄明白物体对地面的压力是解决此题的关键.