Question

3．如图所示，物体A在水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度匀速前进了1m，物体A所受的阻力为自身重的0.1倍，此时测力计a的示数为120N，测力计b的示数为50N．根据已知的条件，你都能求出哪些物理量呢？

Answer 1

分析 （1）由b的示数可以求得绳子自由端拉力F；
（2）由a的示数可求得A受到的拉力、摩擦力和物体A的重力；
（3）根据速度公式可计算拉物体运动的时间，根据s=ns_物可计算绳子自由端通过距离；
（4）可由W_有=fs物计算有用功，由W_总=Fs计算总功；根据η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可计算滑轮组的机械效率；
（5）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可计算拉力的功率．

解答 解：由图滑轮组通过动滑轮绳子的段数n=3．物体A做水平方向的匀速直线运动，
（1）滑轮上每段绳子的拉力都是相等的，所以绳子自由端拉力：F=F_b=50N；
（2）A水平方向受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
所以F_a=F_拉=f=120N，
物体A所受的阻力为自身重的0.1倍，即f=0.1G，所以G=$\frac{f}{0.1}$=$\frac{120N}{0.1}$=1200N；
（3）根据v=$\frac{s}{t}$，拉物体运动的时间t=$\frac{{s}_{物}}{{v}_{物}}$=$\frac{1m}{0.2m/s}$=5s；
绳子自由端通过距离：s=ns_物=3×1m=3m；
绳子自由端的速度：v=nv_物=3×0.2m/s=0.6m/s；
（4）拉物体所做的有用功：W_有=fs_物=120N×1m=120J；
总功；W_总=Fs=50N×3m=150J；
滑轮组的机械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{120J}{150J}$×100%=80%；
（5）绳子自由端拉力的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{150J}{5s}$=30W．
答：能求出的物理量有：绳子自由端拉力为50N；物体受摩擦力为120N；物体A重力为1200N；拉物体运动时间为5s；绳子自由端通过距离3m，速度为0.6m/s；有用功120J；总功150J；机械效率80%；绳子自由端拉力的功率为30W．

点评 本题是一道开放题，考查了平衡力、速度、对滑轮组的认识及其相关计算等，关键是掌握基础知识，熟练运用公式．