Question

18．如图所示，小明用4N的拉力，5s内将重为20N的物体A在水平桌面上匀速移动了0.5m．已知物体A在桌面上运动时受到的摩擦阻力f是物重G的0.3倍．
求：（1）拉力F的功率．
（2）滑轮组的机械效率．
（3）不计摩擦及绳重，动滑轮重多少牛？

Answer 1

分析 （1）根据s=2s′求出拉力移动距离，根据W=Fs求出拉力做的总功，根据P=$\frac{{W}_{总}}{t}$求出功率；
（2）根据题意求出物体A在桌面上运动时受到的摩擦阻力，克服摩擦力做的功为有用功，根据W=fs′求出有用功，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$求出机械效率；
（3）根据W_总=W_有用+W_额求出克服动滑轮重做的额外功，根据W=G_动s′求出动滑轮重．

解答 解：（1）由图可知，绳子自由端移动的距离s=2s′=2×0.5m=1m，
拉力做的总功W_总=Fs=4N×1m=4J，
功率P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{4J}{5s}$=0.8W；
（2）由题意可知，物体A受到的摩擦力：f=0.3G=0.3×20N=6N，
克服摩擦力做的有用功W_有用=fs′=6N×0.5m=3J，
滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{3J}{4J}$×100%=75%；
（3）∵W_总=W_有﹢W_额，
∴克服动滑轮重做的额外功W_额=W_总-W_有用-W_额1=4J-3J=1J，
∵W=G_动s′
∴动滑轮重G_动=$\frac{{W}_{额}}{s′}$=$\frac{1J}{0.5m}$=2N．
答：（1）拉力F的功率为0.8W；
（2）滑轮组的机械效率为75%；
（3）动滑轮重为2N．

点评 此题主要考查的是学生对总功、功率、有用功、机械效率、额外功和摩擦力计算公式的理解和掌握，综合性很强，难度较大．