Question

小文的体重为600N，当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时（重物始终未出水面），他对地面的

Answer 1

解题思路：（1）由压强计算公式的变形公式F=pS求小文对地面的压力；

（2）对人受力分析，由力的合成可求得人受绳子的拉力，则可知人对绳子的拉力；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）由p=[F/S]得小文对地面的压力：

F_压=pS=8.75×10³Pa×400×10^-4m²=350N；

（2）A在水中，地面对人的支持力：

F_支=F_压=350N，

由于人受到的重力等于支持力加上拉力，

所以人对绳子的拉力：F_拉=G_人-F_支=600N-350N=250N，

A所受浮力为：F_浮=ρ_水gV_A=1×10³kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N，

则物体及动滑轮的重力之和：G_A+G_动=2F_拉+F_浮=2×250N+100N=600N

即：G_A+G_动=600N，----①

B在空气中：

η_B=

GBh

(GB+G动)h=80%，-----②

G_A：G_B=5：12，-------③

由①③式可得：

[5/12]G_B+G_动=600N，

则G_动=600N-[5/12]G_B，代入②得：

GB

GB+600N−

5

12GB=80%，

解得：G_B=900N，

则G_动=225N，

G_A=375N；

A在水中时，滑轮对物体的拉力为G_A-F_浮；

则滑轮组的机械效率：

η_A=

(GA−F浮)h

F拉2h×100%=

GA−F浮

2F拉×100%=[375N−100N/2×250N]×100%=55%．

故答案为：350；55%．

点评：

本题考点： 机械效率的计算；压强的大小及其计算．

考点点评： 本题综合了对物体受力分析、力的合成、压强和机械效率的计算，计算量较大，对学生要求较高．