Question

4．如图所示，用F为30N的拉力，利用轻质滑轮组匀速拉动水平面上重力300N的物体A，1min内绳子自由移动了6m，若滑轮组机械效率为75%，则物体A在水平地面上移动的速度为0.05m/s，物体A受到的摩擦力为45N，拉力的功率是3W．

Answer 1

分析 （1）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S=2s_物，根据速度公式求解物体A在水平地面上移动的速度；
（2）本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S=2s_物，可利用公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{f{s}_{物}}{FS}$=$\frac{f{s}_{物}}{F×2×{s}_{物}}$=$\frac{f}{2F}$计算出物体A受到的摩擦力．
（3）已知用F为30N的拉力，以及1min内绳子自由移动了6m，可求得总功，再利用P=$\frac{W}{t}$可求得拉力的功率．

解答 解：（1）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则S=2s_物=6m，
则s_物=$\frac{1}{2}$×6m=3m，
物体A在水平地面上移动的速度v=$\frac{{s}_{物}}{t}$=$\frac{3m}{60s}$=0.05m/s；
（2）η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{f{s}_{物}}{FS}$=$\frac{f{s}_{物}}{F×2×{s}_{物}}$=$\frac{f}{2F}$=$\frac{f}{2×30N}$=75%
解得f=45N，
（3）W_总=Fs=30N×6m=180J，
拉力的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{180J}{60s}$=3W．
故答案为：0.05；45；3．

点评 （1）此题主要考查了滑轮组绳子拉力的计算以及滑轮组的机械效率，在计算过程中，要注意弄清哪些力是平衡力，不要被多余的条件所迷惑．
（2）对于滑轮组的拉力的计算，首先要看清滑轮组的克服物体的重力做功，还是克服摩擦力做功．①当克服重力做功时，绳子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_动） ②当克服摩擦力做功时，绳子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$f．