7. 如图所示,工人师傅需要站在楼上通过滑轮组将水桶匀速向上提升。请在图中画出最省力的绳子的绕法,要求用上所有的滑轮。

答案
解:
绕制步骤:
1. 将绳子的起始端固定在顶部定滑轮的下挂钩上;
2. 绳子竖直向下绕过下方悬挂水桶的动滑轮;
3. 绳子再竖直向上绕过顶部的定滑轮,最终绳子自由端竖直向下,延伸到站在右侧平台的工人手边,工人向下拉动绳子即可将水桶匀速向上提升。
该绕法使用了全部两个滑轮,承担物重的绳子段数为2,是符合操作要求的最省力绕法。
绕制步骤:
1. 将绳子的起始端固定在顶部定滑轮的下挂钩上;
2. 绳子竖直向下绕过下方悬挂水桶的动滑轮;
3. 绳子再竖直向上绕过顶部的定滑轮,最终绳子自由端竖直向下,延伸到站在右侧平台的工人手边,工人向下拉动绳子即可将水桶匀速向上提升。
该绕法使用了全部两个滑轮,承担物重的绳子段数为2,是符合操作要求的最省力绕法。
8. 小明利用刻度均匀的轻质杠杆进行探究“杠杆的平衡条件”实验,已知每个钩码重0.5 N。

(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,若在C点让弹簧测力计逆时针旋转一定角度,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数与原来相比将(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(1)实验前,将杠杆的中点置于支架上,当杠杆静止时,发现杠杆左端下沉,这时应将平衡螺母向(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡。你认为实验中让杠杆在水平位置平衡的好处是。
(2)在图甲中的A点悬挂4个钩码,要使杠杆仍保持水平位置平衡,需在B点悬挂个钩码。
(3)如图乙所示,取走悬挂在B点的钩码,改用弹簧测力计在C点竖直向上拉,若在C点让弹簧测力计逆时针旋转一定角度,杠杆仍然在水平位置平衡,则测力计的读数与原来相比将(选填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
解:
(1) 右;便于直接从杠杆上测量出力臂的大小
(2) 设杠杆每一小格的长度为$L$,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可得:
$4×0.5\mathrm{N} × 2L = n×0.5\mathrm{N} × 4L$
解得$n=2$,即需在B点悬挂2个钩码。
(3) 变大
(1) 右;便于直接从杠杆上测量出力臂的大小
(2) 设杠杆每一小格的长度为$L$,根据杠杆平衡条件$F_1L_1=F_2L_2$可得:
$4×0.5\mathrm{N} × 2L = n×0.5\mathrm{N} × 4L$
解得$n=2$,即需在B点悬挂2个钩码。
(3) 变大
9. 有一质量为 60 kg,底面积是 0.5 m² 的物体先静置在水平地面上,然后工人用如图所示的装置在 20 s 内将物体匀速提升 2 m。已知拉力 F 的大小为 400 N,在此过程中不计绳重和摩擦,g 取 10 N/kg,求:
(1)物体静置时对水平地面的压强;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力 F 的功率。

(1)物体静置时对水平地面的压强;
(2)滑轮组的机械效率;
(3)拉力 F 的功率。
答案
解:
(1) 物体的重力:
$G = mg = 60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N}$
物体静置在水平地面上,对地面的压力等于自身重力:
$F_{\mathrm{压}} = G = 600\ \mathrm{N}$
物体对水平地面的压强:
$p = \frac{F_{\mathrm{压}}}{S} = \frac{600\ \mathrm{N}}{0.5\ \mathrm{m}^2} = 1200\ \mathrm{Pa}$
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=2$,绳子自由端移动的距离:
$s = nh = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m}$
拉力做的有用功:
$W_{\mathrm{有}} = Gh = 600\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J}$
拉力做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = Fs = 400\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m} = 1600\ \mathrm{J}$
滑轮组的机械效率:
$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{1200\ \mathrm{J}}{1600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\%$
(3) 拉力F的功率:
$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{1600\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}} = 80\ \mathrm{W}$
答:(1) 物体静置时对水平地面的压强为1200 Pa;(2) 滑轮组的机械效率为75%;(3) 拉力F的功率为80 W。
(1) 物体的重力:
$G = mg = 60\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 600\ \mathrm{N}$
物体静置在水平地面上,对地面的压力等于自身重力:
$F_{\mathrm{压}} = G = 600\ \mathrm{N}$
物体对水平地面的压强:
$p = \frac{F_{\mathrm{压}}}{S} = \frac{600\ \mathrm{N}}{0.5\ \mathrm{m}^2} = 1200\ \mathrm{Pa}$
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数$n=2$,绳子自由端移动的距离:
$s = nh = 2 × 2\ \mathrm{m} = 4\ \mathrm{m}$
拉力做的有用功:
$W_{\mathrm{有}} = Gh = 600\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m} = 1200\ \mathrm{J}$
拉力做的总功:
$W_{\mathrm{总}} = Fs = 400\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m} = 1600\ \mathrm{J}$
滑轮组的机械效率:
$\eta = \frac{W_{\mathrm{有}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \frac{1200\ \mathrm{J}}{1600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\%$
(3) 拉力F的功率:
$P = \frac{W_{\mathrm{总}}}{t} = \frac{1600\ \mathrm{J}}{20\ \mathrm{s}} = 80\ \mathrm{W}$
答:(1) 物体静置时对水平地面的压强为1200 Pa;(2) 滑轮组的机械效率为75%;(3) 拉力F的功率为80 W。
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