解题思路:(1)由甲图可知,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h;由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,由v-t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P=
W/t]=[Fs/t]=Fv求拉力做功功率,知道拉力F和物重G大小,以及s与h的关系,利用效率求滑轮组的机械效率.
(2)由F-t图象得出在1~2s内的拉力F,由h-t图象得出重物上升的高度,求出拉力F的作用点下降的距离,利用W=Fs求此时拉力做功.
(3)因不计摩擦,通过(1)中数据,利用F=[1/3](G物+G动)求出动滑轮重,此时物体静止在地面上,受力平衡,动滑轮和物体受到的重力等于地面的支持力加上3股绳子的拉力即:F支+3F1=G+G动,由图知拉力大小,据此求出地面的支持力,根据力的作用是相互的,求出对地面的压力,再利用压强公式求对地面的压强.
(1)由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,v3=250cm/s=2.50m/s,拉力F3=40N,
∵从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3,
∴拉力F的作用点下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s,
拉力做功功率(总功率):P总=
W总
t=
F3s3
t=F3v3′=40N×7.5m/s=300W,
滑轮组的机械效率:η=
W有
W总×100%=[Gh3
F33h3×100%=
100N/40N×3]×100%≈83.3%.
(2)在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=125cm=1.25m,
拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m,
拉力做的功:W=F2s2=50N×3.75m=187.5J.
(3)设动滑轮重为G动,
∵F3=[1/3](G物+G动),
∴动滑轮重:G动=3F3-G=3×40N-100N=20N,
在0~1s内,拉力F1=30N,把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态.
∴F支+3F1=G+G动,
地面对物体的支持力:F支=G+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N,
根据力的作用是相互的,重物对地面的压力:F压=F支=30N,
对地面的压强:p=
F压
S=[30N
5×10-2m2=600Pa.
答:(1)在2~3s内,拉力F的功率为300W,滑轮组的机械效率为83.3%;
(2)在1~2s内,拉力F做的功为187.5J;
(3)在0~1s内,重物对地面的压强600Pa.
点评:
本题考点: 功率的计算;压强的大小及其计算;滑轮(组)的机械效率.
考点点评: 本题综合题考查了力学中的功、功率、机械效率、压强的计算,能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键.
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