如图甲所示,在竖直粗糙的井中,物体D受到竖直向上的力F的作用,力F的大小以及物体D的运动速度大小v随时间t的

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韩向前
韩向前 2021-4-9 13:25

如图甲所示,在竖直粗糙的井中,物体D受到竖直向上的力F的作用,力F的大小以及物体D的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示,物体D的重力为GD(不考虑气压)。

(1)不亮改用滑轮组来提升重物D(如图丙所示),每个滑轮的重为GC,人受到的重力为G人,小亮与地面的总接触面积为S人,求D静止时,人对地面的最大压强和最小压强差(已知GC、GD、G人、S人、f).

(2)小亮还发现改用滑轮来提升重物D的装置(图丙),可以锻炼上肢,小亮用两次不同的拉力拉绳子来锻炼自己的肱二头肌。结果如表格所示,其中F1:F2=9:10;η1:η2=170:171;GC=10N,求f的大小及D的重力。


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1条回答
  •  小红薯0623
    小红薯0623 (最佳回答者)
    2021-4-13 13:08

    解析:

    (1)当D静止,人对绳端拉力最小,D有下降趋势,所受静摩擦力方向向上,相反,当人所用拉力最大时,其静摩擦力的方向向上。故在不考虑绳重和绳与滑轮间的摩擦时,有:

    Fmin=

    1

    (GD-f+GC)

     

    2

    此时对地面的压强最小。其最小的压强是:

    Pmin=

    Fmin

    =

    GD-f+GC

    =

    S

    2S

    同理,人对地面最大的压强是:

    Pmax=

    Famx

    =

    GD+f+GC

    =

    S

    2S

    故最大压强与最小压强的差是:

    △P=Pmax-Pmin=

    GD+f+GC

    -

    GD-f+GC

    =

    f

    2S

    2S

    S

    (2)其D上升时,摩擦力方向向下,相反,下降时,其摩擦力的方向向上。故

    F1=

    1

    (GD-f+GC)

     

    2

     

    F2=

    1

    (GD+f+GC)

     

    2

    D下降时,的机械效率表示为(本人以为此处原题机械效率意义存在争议):

    η1=

    (GD-f)h

    =

    GD-f

    F1S

    2F1

    同理

    η2=

    (GD+f)h

    =

    GD+f

     

     

    F2S

    2F2

    根据题意,F1:F2=9:10,同时其机械效率的比值为170:171,故得:

     GD-f

    =

    17

    ……①

     GD+f

    19

    而根据其拉力的比值为9:10得:

    GD-f+GC

    =

    9

    ……②

    GD+f+GC

    10

    将GC=10N,联立以上方程,并解方程组可得:

    GD=180N

    f=10N

    争议点:1.题中未说忽略绳重与滑轮与轴间的摩擦;2.锻炼身体时,有用功是什么?克服动滑轮重做功等是额外功吗?

    故以上解得仅供参考!


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