Question

14．如圖所示的晾衣裝置，每個滑輪重均為0.5N，晾衣桿重9N．體重為620N的小明要提升總質(zhì)量為5kg的三件衣服，他以拉力F豎直向下勻速拉動繩的自由端，此時小明對地面產(chǎn)生的壓強為2×10⁴Pa，在2s內(nèi)，他將繩端勻速豎直下拉了1.2m．已知小明每與只腳與地面的接觸面積為150cm²．在這2s內(nèi)，關(guān)于做功情況的判斷正確的是（　�。�（g=10N/kg）

• A． 小明做的有用功為60J
• B． 拉力F做功的功率為12W
• C． 滑輪組的機械效率為75%
• D． 小明克服摩擦做的額外功為6J

Answer 1

分析 根據(jù)圖示可知，有兩個動滑輪提升物體，即4條繩子提升物體，則物體上升的高度h=$\frac{1}{4}$s；
（1）先根據(jù)G=mg求出衣服的總重力，然后利用W=Gh求出有用功；
（2）先根據(jù)F_壓=ps求出人對地面的壓力，然后根據(jù)F=G-F_壓求出拉力，再利用W=Fs求出總功，最后根據(jù)P=$\frac{W}{t}$即可求出功率；
（3）直接根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$即可求出滑輪組的機械效率．
（4）根據(jù)W_額=W_總-W_有用計算出額外功．

解答 解：A、G_衣服=m_衣服g=5kg×10N/kg=50N；2s內(nèi)衣服上升的距離：h=$\frac{1}{4}$×1.2m=0.3m，
W_有=Gh=50N×0.3m=15J；故A錯誤；
B、人對地面的壓力：F_壓=ps=2×10⁴Pa×2×0.015m²=600N，
拉力F=G-F_壓=620N-600N=20N，
在2s內(nèi)，人做的總功：W_總=FS=20N×1.2m=24J；
拉力F做功的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{24J}{2s}$=12W．故B正確；
C、滑輪組的機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{15J}{24J}$×100%=62.5%；故C錯誤；
D、額外功：W_額=W_總-W_有用=24J-15J=9J，
克服動滑輪和晾衣桿重做的額外功W_額1=（G_動+G_桿）h=（2×0.5N+9N）×0.3m=3J，
克服摩擦所做的額外功W_額2=W_額-W_額1=9J-3J=6J；故D正確．
故選BD．

點評 此題主要考查了壓強、總功、有用功、額外功、機械效率的計算，綜合性較強；明確額外功產(chǎn)生的原因且計算出額外功是解答此題的難點，從圖中獲取有用的信息是解題的關(guān)鍵．