（2012•石家庄一模）为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处．小明设计了图甲所示的滑轮组装置．当小明用

来源：学生作业帮编辑：拍题作业网作业帮分类：物理作业时间：2024/04/30 12:29:08

（2012•石家庄一模）为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处．小明设计了图甲所示的滑轮组装置．当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的图象分别如图丙和丁所示．若重物与地面的接触面积S=5×10^-2m²，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向．

（1）根据乙、丙、丁三个图象可知：0～1s间，F₁=______N，重物静止；2～3s间，重物______上升（选填“加速”或“匀速”），升高的高度为______m．
（2）物体匀速上升时，滑轮组的机械效率η．
（3）1～2s时，拉力F做的功率P．
（4）物体静止时，重物对地面的压强p．

（1）由丙图可知，在0～1s间，重物处于静止状态，根据乙图可知在此期间F₁=30N；
由丙图可知，在2～3s间，重物匀速上升；根据丁图可知在此期间升高的高度为3.75m-1.25m=2.5m．
（2）由图可知在2～3s内，重物匀速上升，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，
∴s=3h，
∴滑轮组的机械效率：
η=
W有
W总×100%=
Gh3
F33h3×100%=
G
3F3×100%=
100N
3×40N×100%≈83.3%．
（3）在1～2s内，拉力F₂=50N，重物上升高度h₂=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，
拉力做功功率：
P=
W
t=
187.5J
1s=187.5W；
（4）在2～3s内，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．
故答案为：（1）30；匀速；2.5；
（2）物体匀速上升时，滑轮组的机械效率为83.3%；
（3）1～2s时，拉力F做的功率为187.5W．
（4）物体静止时，重物对地面的压强为600Pa．