Question

如圖所示，一個邊長為80cm的正方體重640N，放在水平地面上，一位工人站在地上利用滑輪組用400N的拉力以0.1m/s的速度勻速向下拉繩10s．則：
（1）在工人用力拉繩之前，重物對地面的壓強是多大？
（2）滑輪組的機械效率是多少？
（3）拉力的功率是多少？

Answer 1

分析：由圖可知，承擔貨物重的繩子股數n=2，設提升物體的高度為h，則繩子自由端移動的距離s=2h；
（1）知道邊長和物體重，求出受力面積和對地面的壓力，利用壓強公式求對地面的壓強；
（2）利用速度公式求出拉力移動的距離，又知道拉力大小，利用W_總=Fs求總功；
知道物體重，求出物體上升的高度，利用W_有=Gh求提起物體所做的有用功；
再利用機械效率的公式求滑輪組的機械效率；
（3）求出了拉力做功，再利用功率公式求拉力的功率．

解答：解：（1）物體底面積為：
S=80cm×80cm=6400cm²=0.64m²，
∵物體靜止于水平面
∴物體對地面壓力：
F=G=640N，
物體對地面壓強：
p=

F

S

=

640N

0.64m2

=1000Pa；
（2）工人向下拉繩10s，移動的距離：
s=vt=0.1m/s×10s=1m，
拉力做功：W_總=Fs=400N×1m=400J，
此時重物上升高度：h=

s

2

=

1m

2

=0.5m，
∴W_有用=Gh=640N×0.5m=320J，
∴η=

W有用

W總

=

320J

400J

=80%；
（3）拉力的功率：P=

W

t

=

400J

10s

=40W．
答：（1）在工人用力拉繩之前，重物對地面的壓強是1000Pa；
（2）滑輪組的機械效率是80%；
（3）拉力的功率是40W．

點評：本題考查了學生對有用功、總功、速度公式、機械效率公式、功率公式、滑輪組s=nh的理解和運用，理解并求出有用功和總功是本題的關鍵．