用如图所示的滑轮组将石板A吊起并放在汽车上.当工人用F1的力拉绳子时,石板A未被拉起,此时石板A对水平地面的压力为700N;当工人用F2的力拉绳子时,石板A仍未被拉起,此时石板A对水平地面的压力为500N.已知:石板A的质量为90kg,F1:F2=3:5,不计绳重和摩擦,g取10N/kg.
求:(1)将石板A匀速提升时,滑轮组的机械效率.
(2)如果用该滑轮组匀速提升另一石板B时,滑轮组的机械效率为92%,则拉绳子工人的质量不得小于多少千克.
解:
(1)当工人用F1的力拉绳子时,以动滑轮和石板A为研究对象,受力情况如图1所示:
2F1+N1=GA+G动,
即:2F1+700N=900N+G动,
2F1=200N+G动,-----①
当工人用F2的力拉绳子时,以动滑轮和石板A为研究对象,受力情况如图2所示:2F2+N2=GA+G动,
2F2+500N=900N+G动
2F2=400N+G动,-----②
由题知,=,----③
由①②③解得:
G动=100N,
η======90%;
(2)∵92%==,
∴GB=1150N,
用该滑轮组匀速提升另一石板B时,以动滑轮和石板B为研究对象受力情况如图3所示,
2F3=GB+G动,
2F3=1150N+100N,
F3=625N,
工人的重G≥625N,
工人的质量
m≥62.5kg.
答:(1)将石板A匀速提升时,滑轮组的机械效率为90%;
(2)则拉绳子工人的质量不得小于62.5kg.
(1)分两种情况(用F1的力拉绳子、用F2的力拉绳子)对动滑轮和石板A进行受力分析,得出关系式2F1+N1=GA+G动和2F2+N2=GA+G动,利用F1:F2=3:5求出动滑轮重,利用η====求滑轮组的机械效率;
(2)滑轮组的机械效率为92%,利用η====石板B的重,再以动滑轮和石板B为研究对象得出2F3=GB+G动,据此求此时拉力大小,从而得出工人的最小质量.
点评:本题考查了学生对有用功、额外功、机械效率的计算,涉及到物体的受力分析,知识点多,分析时要求灵活选用公式.