试题

（2010·房山区二模）如图所示，用带有水桶的滑轮组把水从蓄水池中提到h=7m高的阳台，空水桶B的质量为2kg，POQ为固定支架，轻质杠杆MN可绕固定支点O转动，OM：ON=5：1，A为正方体配重，底面积为10^-2m²，用绳索与杠杆N端相连，并保持杠杆水平．小明用力F₁可匀速提升一满桶水，用力F₂可匀速提升半桶水，且F₁-F₂=150N，F₁：F₂=32：17，（不计定滑轮的质量、绳子的质量及轮与轴的摩擦，g=10N/kg）求：
（1）水桶的容积；
（2）提升半桶水时滑轮组的机械效率；
（3）若提升满桶水从水面到阳台用时70s，则小明做功的功率为多少？
（4）提升满桶水与半桶水时，配重A对水平地面的压强差为多少？

已知：n=3  F₁-F₂=150N  F₁：F₂=32：17 m_桶=2kg  g=10N/kg  ρ=1.0×10³kg/m³  h=7m  t=70s  OM：ON=5：1  S=10^-2m²
求：（1）V=？（2）η₂=？（3）P₁=？（4）△p=？
解：
（1）当小明用力F₁提升一桶水时F₁=

1

3

（G_水+G_动+G_桶）   
当小明用力F₂提升半桶水时F₂=

1

3

（

1

2

G_水+G_动+G_桶）    
∵F₁-F₂=150N
所以

1

3

（G_水+G_动+G_桶）-

1

3

（

1

2

G_水+G_动+G_桶）=150N   
解得G_水=900N
V=V_水=

G水

ρ水g

=

900N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=0.09m³．
（2）桶受到的重力为G_桶=m_桶g=2kg×10N/kg=20N
∵

F1

F2

=

32

17

 
∴

1 3 (G水+G桶+G动)

1 3 ( 1 2 G水+G桶+G动)

=

32

17

解得G_动=40N   F₁=320N    F₂=170N   
η₂=

W有用

W总

=

1 2 G水

3F2

=

1 2 ×900N

3×170N

×100%≈88.2%．    
（3）W₁=F₁S₁=320N×3×7m=6720J；
P₁=

W1

t1

=

6720J

70s

=96W．  
（4）F_M=G_水+G_动+G_桶-F₁=900N+40N+20N-320N=640N，
  F’_M=

1

2

G_水+G_动+G_桶-F₂=

1

2

×900N+40N+20N-170N=340N；
F_N=

FM·OM

ON

=

640N×5

1

=3200N，
F’_N=

F′M·OM

ON

=

340N×5

1

=1700N；
△F=△F_N=F_N-F′_N=3200N-1700N=1500N
△p=

△F

S

=

1500N

10-2m2

=1.5×10⁵Pa．
答：（1）水桶的容积为0.09m³；
（2）提升半桶水时滑轮组的机械效率为88.2%；
（3）若提升满桶水从水面到阳台用时70s，则小明做功的功率为96W；
（4）提升满桶水与半桶水时，配重A对水平地面的压强差为1.5×10⁵Pa．
已知：n=3  F₁-F₂=150N  F₁：F₂=32：17 m_桶=2kg  g=10N/kg  ρ=1.0×10³kg/m³  h=7m  t=70s  OM：ON=5：1  S=10^-2m²
求：（1）V=？（2）η₂=？（3）P₁=？（4）△p=？
解：
（1）当小明用力F₁提升一桶水时F₁=

1

3

（G_水+G_动+G_桶）   
当小明用力F₂提升半桶水时F₂=

1

3

（

1

2

G_水+G_动+G_桶）    
∵F₁-F₂=150N
所以

1

3

（G_水+G_动+G_桶）-

1

3

（

1

2

G_水+G_动+G_桶）=150N   
解得G_水=900N
V=V_水=

G水

ρ水g

=

900N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=0.09m³．
（2）桶受到的重力为G_桶=m_桶g=2kg×10N/kg=20N
∵

F1

F2

=

32

17

 
∴

1 3 (G水+G桶+G动)

1 3 ( 1 2 G水+G桶+G动)

=

32

17

解得G_动=40N   F₁=320N    F₂=170N   
η₂=

W有用

W总

=

1 2 G水

3F2

=

1 2 ×900N

3×170N

×100%≈88.2%．    
（3）W₁=F₁S₁=320N×3×7m=6720J；
P₁=

W1

t1

=

6720J

70s

=96W．  
（4）F_M=G_水+G_动+G_桶-F₁=900N+40N+20N-320N=640N，
  F’_M=

1

2

G_水+G_动+G_桶-F₂=

1

2

×900N+40N+20N-170N=340N；
F_N=

FM·OM

ON

=

640N×5

1

=3200N，
F’_N=

F′M·OM

ON

=

340N×5

1

=1700N；
△F=△F_N=F_N-F′_N=3200N-1700N=1500N
△p=

△F

S

=

1500N

10-2m2

=1.5×10⁵Pa．
答：（1）水桶的容积为0.09m³；
（2）提升半桶水时滑轮组的机械效率为88.2%；
（3）若提升满桶水从水面到阳台用时70s，则小明做功的功率为96W；
（4）提升满桶水与半桶水时，配重A对水平地面的压强差为1.5×10⁵Pa．