解题思路:(1)求出10块砖的重力,工人的拉力F=[1/2](G箱+G砖),根据W=Gh求出有用功,根据η=
W
有用
W
总
求出总功,根据W总=W有用+W额求出额外功;
(2)根据P=[W/t]求出拉力的功率;
(3)工人的质量为70千克,根据G=mg求出工人的重力,根据s=2h求出拉力移动距离,根据W=Fs求出拉力大小,工人对地面的压力等于重力减去绳子对人的拉力,根据p=[F/S]求出工人对地面的压强;
(4)工人的拉力等于其重力时,装置的机械效率最大,根据η=
W
有用
W
总
=[Gh/Fs]求出机械效率.
(1)砖的重力G砖=10×100N=1000N,
有用功W有用=G砖h=1000N×2m=2000J,
∵η=
W有用
W总
∴拉力做的总功W总=
W有用
η=[2000J/80%]=2500J,
∵W总=W有用+W额
∴工人做的额外功W额=W总-W有用=2500J-2000J=500J,故A错误;
(2)拉力的功率P=
W总
t=[2500J/4s]=625W,故B错误;
(3)工人的重力G人=mg=70kg×10N/kg=700N,
拉力移动距离s=2h=2×2m=4m,
∵W=Fs
∴工人的拉力F=
W总
s=[2500J/4m]=625N,
工人对地面的压力:
F压=G人-F=700N-625N=75N,
工人对地面的压强p=
F压
S=[75N
0.05m2=1500Pa,故C正确;
(4)∵F=
1/2](G箱+G砖+G动)
∴动滑轮重力G动=2F-G箱-G砖=2×625N-200N-1000N=50N,
∵F=[1/2](G箱+G砖+G动),工人的拉力等于其重力时,工人提起的重物最大,
G物=2F最大-G箱-G动=2×G人-G箱-G动=2×700N-200N-50N=1150N,
此装置的最高机械效率:
η=
W有用
W总×100%=
G物h
F最大s×100%=
G物h
F最大2h×100%=[1150N/2×700N]×100%≈82.1%,故D错误.
故选C.
点评:
本题考点: 有用功和额外功;压强的大小及其计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 此题主要考查了学生对有用功、总功、机械效率、滑轮组的省力情况、压力、压强、受力分析的理解和掌握,难度较大.