如图所示,一只边长为40cm的正方体箱子,放在水平地面上,其质量为60kg.工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,10s内把箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,

发布时间:2020-08-06 16:47:39

如图所示,一只边长为40cm的正方体箱子,放在水平地面上,其质量为60kg.工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,10s内把箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg.
(1)如图甲所示,当箱子静止放于水平地面时,它对地面的压强是多少?
(2)在乙图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.
(3)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力做功功率为多大?
(4)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?

网友回答

解:(1)因为箱子静止在水平地面,则压力F=G=mg=60kg×10N/kg=600N;受力面积s=(40cm)2=1600cm2=0.16m2,
所以(2)对由一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,可绕线的方法有两股和三股两种,两种方法都达到了省力的目的,但拉力的方向不同,有三股绕线的方法拉力方向向上;有两股绕线的方法拉力方向向下,根据题意工人站在地面上可知拉力方向向下,是有两股绕线的这种方法.滑轮组绕线如图所示:
(3)由图可知:在不计绳重及摩擦的情况下,动滑轮和重物由两股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物体和动滑轮总重的二分之一.则:
人对绳子的拉力F=(G箱+G动)=(600N+8kg×10N/kg)=390N;
∵s=nh=2×5m=10m.
W总=Fs=390N×10m=3900J,
则P===390W.
(4)在不计绳重及摩擦的情况下,提升过程的有用功W有=Gh.
总功W总=Fs=F?nh.
机械效率η=×100%=×100%=×100%≈76.9%.
答:(1)它对地面的压强是3750Pa.
(2)如上图.
(3)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力做功功率为390W.
(4)滑轮组的机械效率为76.9%.
解析分析:(1)因为箱子静止放于水平地面时,压力F=G,根据p=求压强;
(2)滑轮组绳子的绕法有两种:
一是绳子先系在定滑轮的固定挂钩上,然后再绕过下面的动滑轮再向上绕到定滑轮上,依次反复绕,这种绕法有偶数段绳子承担物重;
二是绳子先系在动滑轮的固定挂钩上,然后再绕过上面的定滑轮再向下,依次反复绕,这种绕法有奇数段绳子承担物重.
(3)在不计滑轮自重及摩擦的情况下,动滑轮由几股绳子承担,拉力就是滑轮组提升物重的几分之一.绳子移动的距离就是重物升高高度的几倍.
(4)在不计绳重及摩擦的情况下,机械效率可利用公式η=计算.

点评:此题主要考查压强、功和功率的计算,难点是滑轮组承担物重绳子股数的判断,滑轮组的绕线方法不同,拉力的方向不同,达到省力程度也不同,绳子股数越多越省力.在不计绳重及摩擦的情况下,产生额外功的是克服定滑轮的重力而做的功.
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