Question

1．如图所示，用平行于斜面的拉力F，将重为2N的物体沿斜面从底端匀速拉至顶端，用时2s，斜面高20cm，斜面长40cm．若不考虑物体与斜面间的摩擦，则拉力F为1N；若斜面的机械效率为80%，则拉力的功率为0.25W，此时物体与斜面间的摩擦力为0.25N．

Answer 1

分析 （1）不考虑物体与斜面间的摩擦，则用手做的功和用机械所做的功相等．可由Gh=Fs求出拉力．
（2）已知有用功和机械效率，可由机械效率变形公式求出总功．再由P=$\frac{W}{t}$求出功率；克服摩擦所做功是额外功，由W_额=W_总-W_有=fs计算摩擦力的大小．

解答 解：
（1）不考虑物体与斜面间的摩擦，直接将物体提高做的功W_直=Gh=2N×0.2m=0.4J，使用斜面做的功W_机=Fs，
由于使用任何机械都不省功，即W_直=W_机，
则拉力F=$\frac{{W}_{直}}{s}$=$\frac{0.4J}{0.4m}$=1N；
（2）直接对物体做的是有用功：W_有=W_直=0.4J，机械效率η=80%，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$得总功：
W_总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{0.4J}{0.8}$=0.5J，
则拉力的功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{0.5J}{2s}$=0.25W；
克服摩擦所做功是额外功，则W_额=W_总-W_有=fs，
所以摩擦力：
f=$\frac{{W}_{总}-{W}_{有}}{s}$=$\frac{0.5J-0.4J}{0.4m}$=0.25N．
故答案为：1；0.25；0.25．

点评 本题考查了功的原理及在斜面上的有用功、总功和机械效率的计算，关键是知道将物体提升斜面高做的功为有用功，沿斜面拉力所做功是总功．