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  • 為了將放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高處.小李同學設計了如圖(甲)所示的滑輪組裝置.當小李用圖(乙)所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時,重物的速度υ和上升的高度h

    為了將放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高處.小李同學設計了如圖(甲)所示的滑輪組裝置.當小李用圖(乙)所示隨時間變化的豎直向下拉力F拉繩時,重物的速度υ和上升的高度h隨時間t變化的關系圖象分別如圖(丙)和(?。┧荆糁匚锱c地面的接觸面積S=500cm2,不計摩擦,繩對滑輪的拉力方向均可看成在豎直方向.求:

    (1)在2~3s內,拉力F的功率P及滑輪組的機械效率η.
    (2)在1~2s內,拉力F做的功W.
    (3)在0~1s內,重物對地面的壓強p.
    物理人氣:400 ℃時間:2019-10-17 05:53:37
    優(yōu)質解答
    (1)由圖可知在2~3s內,重物做勻速運動,v3=250cm/s=2.50m/s,拉力F3=40N,
    ∵從動滑輪上直接引出的繩子股數(承擔物重的繩子股數)n=3,
    ∴拉力F的作用點下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s,
    拉力做功功率(總功率):P=
    W
    t
    =
    F3s3
    t
    =F3v3′=40N×7.5m/s=300W,
    滑輪組的機械效率:η=
    W
    W
    ×100%=
    Gh3
    F33h3
    ×100%=
    100N
    40N×3
    ×100%≈83.3%.
    (2)在1~2s內,拉力F2=50N,重物上升高度h2=125cm=1.25m,
    拉力F的作用點下降的距離s2=3h2=3×1.25m=3.75m,
    拉力做的功:W=F2s2=50N×3.75m=187.5J.
    (3)設動滑輪重為G
    ∵F3=
    1
    3
    (G+G),
    ∴動滑輪重:G=3F3-G=3×40N-100N=20N,
    在0~1s內,拉力F1=30N,把動滑輪和重物看成整體,則這個整體受到向下的重力、向上的支持力以及三根繩向上的拉力作用處于靜止狀態(tài).
    ∴F+3F1=G+G,
    地面對物體的支持力:F=G+G-3F1=100N+20N-3×30N=30N,
    根據力的作用是相互的,重物對地面的壓力:F=F=30N,
    對地面的壓強:p=
    F
    S
    =
    30N
    5×10-2m2
    =600Pa.
    答:(1)在2~3s內,拉力F的功率為300W,滑輪組的機械效率為83.3%;
    (2)在1~2s內,拉力F做的功為187.5J;
    (3)在0~1s內,重物對地面的壓強600Pa.
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