如图,小女孩质量50kg,脚与地的接触面积为400cm2,AB=OB,小女孩将边长为0.1m,密度为8×103kg/m3的正方体在20s内匀速提高了0.2m,(不计杠

发布时间:2020-07-29 10:19:16

如图,小女孩质量50kg,脚与地的接触面积为400cm2,AB=OB,小女孩将边长为0.1m,密度为8×103kg/m3的正方体在20s内匀速提高了0.2m,(不计杠杆重、滑轮重和摩擦,g取10牛/千克).求:
(1)小女孩所用拉力是多少?
(2)绳子自由端移动的距离是多少?
(3)小女孩拉动绳子的过程中,对地面的压强是多少?

网友回答

解:(1)正方体的体积:V=a3=(0.1m)3=0.001m3,
正方体的质量:m=ρV=8×103kg/m3×0.001m3=8kg,
正方体的重力:G=mg=8kg×10N/kg=80N.
根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,
∴OB×80N=FA×OA,
∴OB×80N=FA×2OB,
∴FA=40N.
用滑轮组提升物体时,不计滑轮重和摩擦,
∴小孩对绳子的拉力:FC=FA=×40N=13.3N.
(2)重80N的正方体匀速提高了0.2m,
不计杠杆重和摩擦,根据功的原理得,
G?h=FA?h',
∴80N×0.2m=40N×h',
∴杠杆A端升高的距离:h'=0.4m.
滑轮组有3段绳子承担,所以绳子自由端移动的距离是:s=3h'=3×0.4m=1.2m.
(3)小孩对绳子的拉力是13.3N,物体间力的作用是相互的,绳子给小孩一个向上的13.3N的拉力作用,
小孩在竖直方向上受到竖直向上的拉力、地面竖直向上是支持力、重力作用,这三个力是平衡力,
所以,小孩受到地面向上的支持力为:F支=G人-FC=m小孩g-FC=50kg×10N/kg-13.3N=486.7N.
根据物体间力的作用是相互的,所以小孩对地面的压力为:F压=F支=486.7N,
小孩对地面的压强:p===1.2×104Pa.
答:(1)小女孩所用拉力是13.3N.
(2)绳子自由端移动的距离是0.4m.
(3)小女孩l拉动绳子的过程中,对地面的压强是1.2×104Pa.
解析分析:(1)知道正方体的边长求出体积,知道正方体的密度,根据m=ρV求出正方体的质量;知道杠杆的动力臂、阻力臂、阻力,根据杠杆平衡条件求出杠杆A的拉力;用滑轮组提升物体时,不计滑轮重和摩擦,知道A端的力,根据F=FA,求出小孩的拉力.(2)知道物体升高0.2m和物体的重,知道A端的拉力,根据功的原理,求出A端移动的距离;根据s=nh求出绳子自由端移动的距离.(3)知道小孩对绳子的拉力,根据物体间力的作用是相互的,求出绳子对小孩的拉力,分析小孩的受到情况,求出地面对小孩的支持力,求出小孩对地面的压力,知道受力面积,求出小孩对地面的压强.

点评:本题是多个机械组合在一起,是比较复杂的一类习题,针对本类习题要从多个机械的一端开始,根据相连的机械找出相联系的物理量关系进行求解.
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