首页
>
考试
>
物理
>
高中物理
>
平均功率和瞬时功率的区别
> 正文
返回
打印
如图所示，质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg．当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动．工人继
网友投稿 2022-11-05 00:00:00 零零社区
◎ 题目
如图所示，质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg．当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动．工人继续增大拉力将石材拉起，在整个提升过程中，石材始终以0.2m/s的速度匀速上升．在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η
1
，当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η
2
，且η
1
：η
2
=63：65．绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，石材的密度
ρ
石
=2.5×10
3
kg/m
3
，取g=10N/kg，求：
（1）当人用120N的力拉绳端时，岸边地面对人的支持力为多大；
（2）在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对人的支持力的最大值与最小值之比；
（3）当石材露出水面之前，人拉绳子的功率；
（4）此人用这个滑轮组提升重物的最大机械效率．
◎ 答案
工人的重力：
G
人
=m
人
g=70kg×10N/kg=700N，
动滑轮的重力：
G
动
=m
动
g=5kg×10N/kg=50N，
未露出水面滑轮组的机械效率：
η=
W
有
W
总
=
(
G
石
-
F
浮
)h
(
G
石
-
F
浮
+
G
动
)h
=
G
石
-
F
浮
G
石
-
F
浮
+
G
动
，
露出水面后滑轮组的机械效率：
η=
W
有
W
总
=
G
石
h
(
G
石
+
G
动
)h
=
G
石
G
石
+
G
动
，
∵η
1
：η
2
=63：65，
即
ρ
石
Vg-
ρ
水
Vg
ρ
石
Vg-
ρ
水
Vg+50N
：
ρ
石
Vg
ρ
石
Vg+50N
=63：65，
将石块的密度和水的密度代入求得：
V
石
=0.04m
3
，
石块的重力：
G
石
=m
石
g=ρ
石
V
石
g=2.5×10
3
kg/m
3
×10N/kg×0.04m
3
=1000N，
（1）地面对人的支持力：
F=G
人
-F
拉
=700N-120N=580N；
（2）石材在水中，受到水的浮力，此时人的拉力最小，地面对人的支持力最大，
石材受到的浮力：
F
浮
=ρ
水
V
排
g=1×10
3
kg/m
3
×10N/kg×0.04m
3
=400N，
F
拉1
=
1
3
（G
石
+G
动
-F
浮
）=
1
3
（1000N+50N-400N）=
650
3
N，
地面的支持力：
F
支1
=G
人
-F
拉1
=700N-
650
3
N=
1450
3
N；
石材离开水面，此时人的拉力最大，地面对人的支持力最小，
F
拉2
=
1
3
（G
石
+G
动
）=
1
3
（1000N+50N）=350N，
地面的支持力：
F
支2
=G
人
-F
拉2
=700N-350N=350N；
F
支1
：F
支2
=
1450
3
N：350N=29：21；
（3）当石材露出水面之前，F
拉1
=
1
3
（G
石
+G
动
-F
浮
）=
1
3
（1000N+50N-400N）=
650
3
N，
v=3×0.2m/s=0.6m/s
人拉绳子的功率：
P=F
拉1
v=
650
3
N×0.6m/s=130W；
（4）重物露出水面后，滑轮组受到的向下的拉力最大，为F=G
人
=700N，
∵绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计，
∴F=
1
3
（G
物
+G
动
），
∴G
物
=3F-G
动
=3×700N-50N=2050N，
η=
W
有
W
总
=
Gh
Fs
=
Gh
F?3h
=
G
3F
=
2050
3×700
≈97.6%．
答：（1）当人用120N的力拉绳端时，岸边地面对人的支持力为580N；
（2）在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中，地面对人的支持力的最大值与最小值之比为29：21；
（3）当石材露出水面之前，人拉绳子的功率为130W；
（4）此人用这个滑轮组提升重物的最大机械效率为97.6%．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“如图所示，质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材，该滑轮组中动滑轮质量为5kg．当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时，石材仍沉在水底不动．工人继…”主要考查了你对 【牛顿第二定律】，【平均功率和瞬时功率的区别】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202211/355735.html
十二生肖
十二星座
