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建筑工人要向楼上运送货物,为了省力,他在一个斜面上安装了一个滑轮组,做成如图所示...

建筑工人要向楼上运送货物,为了省力,他在一个斜面上安装了一个滑轮组,做成如图所示的装置,斜面的倾角为30°且固定在水平面上,拉动货物时,工人用400 N的力沿斜面方向拉动绳子,20 s内绳子自由端被拉动10 m,货物重500 N,在此过程中滑轮组的机械效率与整个装置的机械效率之比为85,求:

(1)工人拉力的功率;

(2)工人提升重物做的有用功;

(3)斜面的机械效率。

 

(1) 200 W;(2) 1250 J;(3) 62.5% 【解析】 (1)工人拉力做功W总=Fs=400 N×10 m=4 000 J 则工人拉力的功率P===200 W (2)由图可知,n=2,物体沿斜面移动距离s′=s=×10 m=5 m,斜面的倾角为30° 根据直角三角形知识可知,物体上升的高度h=s′=×5 m=2.5 m 工人提升重物做的有用功W有用=Gh=500 N×2.5 m=1 250 J (3)整个装置的机械效率η=×100%=×100%=31.25% 因为在此过程中滑轮组的机械效率与整个装置的机械效率之比为8∶5 所以滑轮组的机械效率η1=η=×31.25%=50% 因为滑轮组的机械效率η1=== 所以滑轮组对物体的拉力F拉=2η1F=2×50%×400 N=400 N 斜面的机械效率η2=×100%=×100%=62.5%  
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考点分析:
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如图是为了上山方便而修建的盘山公路,若从山底到山顶的盘山公路长200 m,山高30 m,一辆5 t的小型货车从山底开上山顶,牵引力保持2.5×104 N不变(g10 N/kg),求:

(1)车行驶过程中牵引力所做的功;

(2)该盘山公路的机械效率;

(3)小货车在行驶过程中所受的阻力。

 

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如图所示,轻质杠杆的支点距左端l10.5 m,距右端l20.2 m。在杠杆左端悬挂质量为2 kg的物体A,右端挂边长为0.1 m的质量均匀的正方体B,正方体B的质量为10 kg,杠杆在水平位置平衡(g10 N/kg)

(1)画出物体B的受力示意图;

(2)求物体B对地面的压强;

(3)若沿水平方向将B切去厚度为h的部分,此时B对地面的压强变为1×103 Pa,求h为多少。

 

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重为G1的金属块静止在水平地面上时,对地面的压强为5.4×105 Pa,现将金属块用细绳挂在轻质杠杆的A端,B端悬挂重为G2的物体,如图所示,当杠杆在水平位置平衡时,金属块对地面的压强为1.8×105 Pa,已知B端所挂物体的质量为4 kgAOOB35g10 N/kg,要使金属块G1离开地面。求:

(1)轻质杠杆B端所挂物体的质量至少为多少?

(2)只需移动支点的位置,使支点左右两侧的力臂之比为多少?

 

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如图,AOB为轻质杠杆,O为支点,圆柱体C的质量为60 kg,底面积为0.1 m2OA0.1 mOB0.3 mg10 N/kg,请完成下列计算:

(1)将圆柱体C挂在A点,在B点竖直向下用力F1C匀速拉起,则拉力F1多大?

(2)将圆柱体C挂在A点,在B点用力F2竖直下拉,使它对水平地面的压强为3 000 Pa,画出此时圆柱体C的受力示意图,并计算拉力F2的大小。

 

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如图所示,将边长为10 cm的正方体物块M用细线挂在轻质杠杆的一端A处,在杠杆的另一端B点施加竖直向下的力F110 N时,物块M刚好离开地面,杠杆在水平位置平衡,已知OA0.3 mOB0.9 m,转轴O光滑且不可移动。

(1)由二力平衡可知,物块刚好离开地面静止时受力平衡,则杠杆对物块M的拉力等于物块的重力,由相互作用力可知,物块M对杠杆的拉力等于杠杆对物块的拉力,即阻力F2的大小等于物块的重力;由图可知竖直向下的动力F1的力臂为________m,阻力F2的力臂为________m,根据杠杆平衡条件F1l1F2l2计算得,阻力F2______N,物块M的重力为________N

(2)动力F1逆时针转过60°后动力臂l1变为0.45m,阻力F2的力臂为0.3m,根据杠杆平衡条件,杠杆对物块M的拉力为________N;对M进行受力分析,M受到竖直向下的重力,杠杆对它的拉力以及地面对M的支持力,用公式可表示为__________,则地面对M的支持力为________N;由相互作用力可知,M对地面的压力为________N

(3)保持F1的大小和方向不变,则F1的大小为10N,力臂为0.45m;改变物块M悬挂的位置,使杠杆保持水平平衡且物块M恰好离开地面,则杠杆对M的拉力等于M的重力,即阻力F2________N,由杠杆平衡条件可得,阻力臂l2=0.15m,则物块M悬挂点向右移动的距离为________m

 

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