Question

如圖所示，是利用器械提升重物的示意圖．當(dāng)某人自由站在水平地面上時(shí)，他對(duì)地面的壓強(qiáng)P=2×10⁴Pa；當(dāng)滑輪下未掛重物時(shí)，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，他對(duì)地面的壓強(qiáng)P₁=2.375×10⁴Pa；當(dāng)滑輪下加掛重物G后，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，他對(duì)地面的壓強(qiáng)P₂=5.75×10⁴Pa．假設(shè)這個(gè)人用的力和繩端B用的力始終沿豎直方向．（杠桿、繩重和機(jī)械間摩擦忽略不計(jì)）則當(dāng)重物G被勻速提升過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率為    ．

Answer 1

【答案】分析：知道兩次用力時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)，分別列方程式求出當(dāng)滑輪下未掛重物時(shí)，他對(duì)杠桿A端施加的舉力分別為F₁、F₂、人的重力和受力面積（與地的接觸面積）；
當(dāng)滑輪下未掛重物時(shí)，他用力F₁勻速舉起杠桿的A端時(shí)所做的功為利用這個(gè)機(jī)械時(shí)的額外功，當(dāng)滑輪下加掛重物G后，他用力F₂勻速舉起杠桿的A端所做的功為總功，根據(jù)機(jī)械效率的公式即可求整個(gè)滑輪組的機(jī)械效率η．
解答：解：設(shè)：加掛重物前后他對(duì)杠桿A端施加的舉力分別為F₁、F₂，人的重力：G_人=pS
當(dāng)滑輪下未掛重物時(shí)，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，則人對(duì)地面的壓力
F₁+G_人=p₁S，
∴F₁=p₁S-pS=（2.375×10⁴Pa-2×10⁴Pa）×S=0.375×10⁴Pa×S=3750S
當(dāng)滑輪下加掛重物G后，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，則人對(duì)地面的壓力
F₂+G_人=p₂S，
∴F₂=p₂S-pS=（5.75×10⁴Pa-2×10⁴Pa）×S=3.75×10⁴Pa×S=37500S
當(dāng)滑輪下未掛重物時(shí)，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，假設(shè)人使杠桿A端上升高度h，則F₁做的功為W₁=F₁h，這時(shí)，因沒(méi)有提升任何物體，所的功為額外功，
當(dāng)滑輪下加掛重物G后，他用力勻速舉起杠桿的A端，使杠桿在水平位置平衡時(shí)，假設(shè)人使杠桿A端上升高度h，則F₂做的總功為W₂=F₂h，
故滑輪組的機(jī)械效率η=×100%═×100%=90%．
故答案為：90%．
點(diǎn)評(píng)：本題考查壓強(qiáng)的計(jì)算，注意分析出壓強(qiáng)變化的原因，要求靈活利用所學(xué)知識(shí)、選用所學(xué)公式，利用好滑輪組的特點(diǎn)、杠桿平衡條件．有一定的難度．