Question

1．工人師傅用如圖所示的滑輪組搬運(yùn)一包底面積為0.3m²的建材，當(dāng)工人師傅用200N的拉力拉繩子時，建材對地面的壓強(qiáng)剛好為零．已知每個滑輪的重為40N，不計(jì)繩子重和繩子與滑輪間的摩擦，g=9.8N/kg．求：
（1）這包建材的重力；   
 （2）將這包建材放在水平地面上靜止時，對地面的壓強(qiáng)；
（3）工人師傅將這包建材勻速提高的過程中，滑輪組的機(jī)械效率．
（4）請說出一種提高滑輪組機(jī)械效率的方法．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F=$\frac{{G}_{物}{+G}_{動}}{n}$，求G_物；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)的公式p=$\frac{F}{S}$求解；
（3）根據(jù) η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求機(jī)械效率；
（4）根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{物}h{+G}_{動}h}$，對其變形討論．

解答 解：（1）不計(jì)繩子重和繩子與滑輪間的摩擦，建材對地面的壓強(qiáng)剛好為零，也就是剛好拉起來，
由圖知，重物由2段繩子承擔(dān)，所以F=$\frac{{G}_{物}{+G}_{動}}{n}$=$\frac{{G}_{物}+40N}{2}$=200N，
解得，這包建材的重力G_物=360N；
（2）將這包建材放在水平地面上靜止時，對地面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{360N}{0.3{m}^{2}}$=1200Pa；
（3）工人師傅將這包建材勻速提高的過程中，滑輪組的機(jī)械效率
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{G}{2F}$×100%=$\frac{360N}{2×200N}$=90%；
（4）因不計(jì)摩擦和繩重，所以額外功W_額=G_動h，總功W_總=G_動h+G_物h，
滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{G}_{物}h}{{G}_{物}h{+G}_{動}h}$=$\frac{{G}_{動}}{{G}_{動}{+G}_{物}}$=$\frac{1}{1+\frac{{G}_{物}}{{G}_{動}}}$，要增大機(jī)械效率，根據(jù)此式知，可以增大物重或減小動滑輪的自重．
答：（1）這包建材的重力為360N；
（2）這包建材放在水平地面上靜止時，對地面的壓強(qiáng)為1200Pa；
（3）工人師傅將這包建材勻速提高的過程中，滑輪組的機(jī)械效率為90%；
（4）增大物重或減小動滑輪的自重．

點(diǎn)評 本題考查壓強(qiáng)、機(jī)械效率、提高機(jī)械效率的因素等知識，綜合性較強(qiáng)，最后一問有難度．