Question

如圖所示，小強使用滑輪組勻速提升重為800N的物體時，他對地面產生的壓強為3000Pa．已知小強的體重為620N，他每只腳與地面的接觸面積為200cm²．若不計繩重和摩擦．求：
（1）小強對繩子的拉力；
（2）動滑輪所受重力；
（3）此時，滑輪組的機械效率；
（4）小強使用此滑輪組最多能提起多重的物體．

Answer 1

【答案】分析：（1）據壓強公式，計算出此時人對地面的壓力，據人的重力進而可判斷出人所受到的繩子的拉力，即知道了小強對繩子的拉力；
（2）在不計繩重和摩擦的情況下，該滑輪組的兩端繩子吊著貨物和動滑輪，據此可計算出動滑輪的重力．
（3）該題中，對貨物做的功是有用功，繩子自由端所做的功是總功，即設物體上升高度為hm，所以繩子自由端上升的高度是2hm，故據此能計算出該滑輪組的機械效率；
（4）由于小強的體重是620N，故繩子上的最大拉力是620N，再據吊著動滑輪繩子的段數即可判斷該題的答案．
解答：解：（1）據公式P=得：F=PS=3000Pa×2×200×10^-4 m²=120N；所以此時人對地面的壓力F_N=F=120N；
所以F_拉=G-F_N=620N-120N=500N，所以小強對繩子的拉力是500N；
（2）因為不計繩重和摩擦，所以
F_拉=（G_物+G_動）；
所以G_動=2F_拉-G_物=2×500N-800N=200N；
（3）設物體上升高度為hm，所以繩子自由端上升的高度是2hm，所以有用功是：W_有=Gh=800N×hm=800hJ；
該過程中所做的總功是：W_總=FS=500N×2hm=1000hJ；
故機械效率是：η==×100%=80%；
（4）當F_拉=G_人=620N時，能提起最重的物體，即G_物+G_動=2F_拉，即
G_物=2F_拉-G_動=2×620N-200N=1040N；
答：（1）小強對繩子的拉力是500N；（2）動滑輪所受重力是200N；（3）此時，滑輪組的機械效率80%；（4）小強使用此滑輪組最多能提起物體的重力是1040N．
點評：本題考查機械效率的計算，難點是對物體進行受力分析，找出各個物理量之間的關系，求物體的重力是解題的關鍵．