(2014•市北区二模)小雨使用如图滑轮组匀速提升浸没在水中、体积为0.01m3的重物甲(重物始终未出水面),绳子自由端

(2014•市北区二模)小雨使用如图滑轮组匀速提升浸没在水中、体积为0.01m3的重物甲(重物始终未出水面),绳子自由端拉力是400N,小雨质量60kg,每只鞋底与地面的接触面积为200cm2(不计绳重、摩擦及水的阻力).请画出小雨受力的示意图.求:
(1)小雨对地面的压强?
(2)当他用此滑轮组在空气中匀速提升另一个重物乙时,滑轮组机械效率是90%.已知重物甲重物乙所受重力之比G:G=8:9,则在水中提升重物甲时滑轮组的机械效率多大?
zhxc46 1年前 已收到1个回答 举报

兰色灵魂 幼苗

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解题思路:(1)分析人的受力情况,求出人对地面的压力,然后根据双脚的面积利用p=FS计算他对地面的压强;(2)由浮力公式可求得物体A所受浮力,则对动滑轮及物体A由力的合成可求得物体及动滑轮的重力之和;由提升物体B时的机械效率可得关于物体B及动滑轮重力的表达式,由题意可得A、B重力的关系;则联立以上关系式可得出物体A的重力,由绳子实际对物体的拉力根据机械效率公式可求得机械效率.

(1)小雨的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N
站在水平地面上,受到竖直向下的重力、绳对人竖直向上的拉力和地面对人竖直向上的支持力,如图:
这三个力是平衡力,所以,G=F+F
又因为他对地面的压力与支持力是一对相互作用力,
所以,F=F=G-F=600N-400N=200N,
受力面积为S=2×200cm2=400cm2=0.04m2
∴p=
F压
S=[200N
0.04m2=5×103Pa.
(2)A所受浮力为:FgVA=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N,
∵不计绳重和摩擦,使用滑轮组时,
则物体及动滑轮的重力之和:GA+G=2F+F=2×400N+100N=900N,
即:GA+G=900N-------------------------------①
B在空气中:ηB=
GBh
(GB+G动)h=90%-------------------②
GA:GB=8:9------------------------------------③
由①②③式可得
物体A的重力:GA=800N,G=100N;
A在水中时,滑轮对物体的拉力为F′=GA-F=800N-100N=700N,
∵W有用=F′h,W=Fs=F×2h,
∴则滑轮组的机械效率:ηA=
F′h
F拉×2h=
F′
F拉×2=
700N/400N×2]=87.5%.
答:(1)小雨对地面的压强为5×103Pa;
(2)在水中提升重物甲时滑轮组的机械效率为87.5%.

点评:
本题考点: 压强的大小及其计算;滑轮(组)的机械效率.

考点点评: 此题考查的是有关浮力的综合计算和滑轮组的使用,解答此题的关键是物体重力的计算,知道滑轮组的使用时不计绳重和摩擦,利用F=1n(G物+G动)计算绳端的拉力是常用的方法.

1年前

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