Question

3.小雨体重为600N，他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的物体A，下图是物体所受的

3.小雨体重为600N，他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的物体A，下图是物体所受的拉力随着进入水中的深度的变化图像。当物体完全浸没于水中时，他对地面的压强为8×103Pa。已知每只鞋底与地面的接触面积为0.02m2，求 (1)小雨对地面的压力多大？ (2)物体A的密度是多少？(画出物体画出物体画出物体画出物体AAAA浸没于水中时的受力示意图浸没于水中时的受力示意图浸没于水中时的受力示意图浸没于水中时的受力示意图，，，，并并并并写出解题思路写出解题思路写出解题思路写出解题思路) (3)此滑轮组中的动滑轮重为多大？ 三三三三、、、、达标检测达标检测达标检测达标检测 F/N h/cm 500 0 1000 10 20

Answer 1

分析：（1）①求出双脚的面积，求出人对地面的压力，分析人的受力情况，根据二力平衡条件和相互作用力，求出人受到向上的拉力．
②根据物体间力的作用是相互的，求出人拉绳子自由端的力．
③知道物体的体积，根据阿基米德原理求出物体受到的浮力．
④根据F=1n（G物-F浮+G动）求出物体的重力，求出物体的密度．
（2）根据F=1n（G物+G动）求出绳子自由端的拉力．
（3）知道绳端的拉力、物体的重力、动滑轮的重力，根据η=G物G物+G动求出此时滑轮组的机械效率．
解答：解：①根据p=FS得，人对地面的压力为：F'=pS=6×103Pa×2×2×10-2m2=240N．
人站在水平地面上，受到竖直向下的重力、绳对人竖直向上的拉力和地面对人竖直向上的支持力，这三个力是平衡力，所以，G=F支+F拉，
物体间力的作用是相互的，所以人对地面的压力和地面对人的支持力是相互作用力，大小相等，所以，F支=F'=240N．
所以，人受到绳的拉力为：F拉=G-F'=600N-240N=360N．
物体间力的作用是相互的，所以绳对人竖直向上的拉力和人对绳竖直向下的拉力是相互作用力，大小相等，
所以绳子自由端的拉力是：F=360N．
物体浸没在水中受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.02m3=196N．
物体和动滑轮有两段绳子承担，不计绳重和摩擦，所以F=12（G物-F浮+G动），
所以G物=2F+F浮-G动=2×360N+196N-100N=816N．
由G=mg=ρVg得，ρ=G物Vg=816N0.02m3×9.8N/kg=4.16×103kg/m3．
②如图，物体和动滑轮有两段绳子承担，不计绳重和摩擦，
F=12（G物+G动）=12（816N+100N）=458N．
③η=W有W总=G物h(G物+G动)h=G物G物+G动=816N816N+100N=89.1%．
答：①物体的密度是4.16×103kg/m3．
②物体出水后人施加的拉力458N．
③提升重物离水后滑轮组的机械效率是89.1%．
点评：不计绳重和摩擦，利用η=G物G物+G动计算机械效率是常用的方法，利用F=1n（G物+G动）计算绳端的拉力是常用的方法．