Question

【題目】一名體重為500N、雙腳與地面接觸面積為0.04m2的學生站在水平地面上，要用滑輪組在20s內將600N的重物勻速提升1m，如圖所示．

（1）他站在地面上時對地面的壓強多大？

（2）請在圖上畫出滑輪組的繞線方式；

（3）若勻速提升過程中滑輪組的機械效率是75%，則拉力所做的功多大？拉力所做的功率是多大？

（4）提升重物時與沒拉繩子時相比，他對地面的壓強 （選填“增大”、“減小”或“不變”）．

Answer 1

【答案】（1）他站在地面上時對地面的壓強為1.25×104Pa；

（2）滑輪組的繞線方式如上圖所示；

（3）拉力F為400N，拉力的功率為40W；

（4）減小

【解析】

試題分析：（1）他站在地面上時對地面的壓力和自己的體重相等，又知道雙腳與地面接觸面積，根據p=求出對地面的壓強；

（2）在使用滑輪組提升重物時，既要考慮到它的省力情況，還應注意動力的施力方向；

（3）由圖可知滑輪組繩子的有效股數，根據s=nh求出繩端移動的距離，根據W=Gh求出有用功，利用η=×100%求出總功，利用W=Fs求出拉力的大小，利用P=求出拉力的功率．

（4）提升重物時與沒拉繩子時相比，受力面積不變，根據p=，通過分析他對地面的壓力的變化，分析壓強的大小變化．

解：（1）他站在地面上時對地面的壓力：

F=G=500N，

對地面的壓強：

p===1.25×104Pa；

（2）因為滑輪組要求站在地面上提升重物，

所以，最終的繩子自由端方向向下，則繩子的起始端應在定滑輪上，如圖所示：

（3）由圖可知，n=2，則繩端移動的距離：

s=nh=2×1m=2m，

拉力做的有用功：

W有=Gh=600N×1m=600J，

由η=×100%可得，拉力做的總功：

W總===800J，

由W=Fs可得，拉力的大小：

F===400N，

拉力的功率：

P===40W．

（4）沒拉繩子時，他對地面的壓力等于其自身重力等于500N，

提升重物時，他對地面的壓力等于他的重力減去繩子對他的拉力，即500N﹣400N，

提升重物時與沒拉繩子時相比他對地面的壓力減小，而受力面積不變，

根據p=可知，他對地面的壓強減小．

答：（1）他站在地面上時對地面的壓強為1.25×104Pa；

（2）滑輪組的繞線方式如上圖所示；

（3）拉力F為400N，拉力的功率為40W；

（4）減小．