如图所示,质量为70kg的工人站在水平地面上,用带有货箱的滑轮组把货物运到高处.第一次运送货物时,放入货箱的货物质量为1
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解题思路:(1)首先判断滑轮组的绳子段数为5,计算出人的重力和两次提升物体的重力,根据滑轮组特点计算出人拉绳子的拉力也就是绳子拉人的力,然后根据受力分析列出地面对人两次的支持力的表达式,把已知的值代入表达式计算出货箱和动滑轮的总质量;

(2)根据物体上升速度计算出拉力移动速度,根据第一问求的拉力,利用公式P=Fv计算拉力功率;

(3)利用第一问所求的动滑轮重力和第二次放入货箱的货物的重力,根据公式η=

G

G

+

G

来计算机械效率.

(1)动滑轮和货箱总重为G.

第一次提升货物:

以人为研究对象,受力分析如图(甲)人所受的重力为:G=mg=70kg×10N/kg=700N;

运送的货物所受的重力为:G1=m1g=160kg×10N/kg=1600N;

绳对人的拉力F1′与人对绳的拉力F1大小相等:

F1′=

G1+G

5 ①

N1=G-F1′②

第二次提升货物:以人为研究对象,受力分析如图4(乙)运送的货物所受的重为:

G2=m2g=120kg×10N/kg=1200N

绳对人的拉力F2′与人对绳的拉力F2大小相等:

F2′=

G2+G

5 ③

N2=G-F2′④

N1

N2=[15/19] ⑤

把数据分别代入①②③④⑤解得:G=400N;F1′=400N.

m=[G/g]=[400N/10N/kg]=40kg.

(2)第一次运送货物时,人匀速拉绳的力:F1=F1′=400N

货物匀速上升的速度:v1=0.1m/s;

人匀速拉绳的速度:v1′=5v1=5×0.1m/s=0.5m/s

P1=F1v1′=400N×0.5m/s=200W.

(3)第二次运送货物时滑轮组的机械效率:η2=

W有

W总=

G2h

(G2+G)h=

G2

G2+G=[1200N/1200N+400N]=75%.

答:(1)货箱和动滑轮的总质量m为40Kg;

(2)功率P1为200W;

(3)机械效率η2为75%.

点评:

本题考点: 重力的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.

考点点评: 这是综合性很强的题目,要用到重力、机械效率、速度以及滑轮的知识,所以是一道难题.另外,要学会用列方程的方法来解物理题.

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