Question

如图所示，一个物理实验兴趣小组在研究“斜面的机械效率”时，首先搭建了长2m，高0.4m的斜面，然后用5秒将重20N的物体从斜面底端匀速拉到斜面的顶端．由此他们计算出了该斜面的机械效率为80%．则：（g取10N/kg）
（1）物体在斜面上运动的速度是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）物体沿斜面向上运动时受到的摩擦力的大小是多少？（空气阻力不计）

Answer 1

已知：斜面长s=2m，高h=0.4m，时间t=5s，重力G=20N，机械效率η=80%，g=10N/kg
求：（1）运动速度v=？；（2）拉力F的功率P=？；（3）受到的摩擦力f=？
解：（1）物体在斜面上运动的速度：
v===0.4m/s；
（2）有用功W_有用=Gh=20N×0.4m=8J，
∵η=
∴拉力做的总功：
W_总===10J，
拉力的功率：
P===2W；
（3）∵W_总=W_有用+W_额
∴克服摩擦力做的额外功：
W_额=W_总-W_有用=10J-8J=2J，
∵W=fs
∴摩擦力f===1N．
答：（1）物体在斜面上运动的速度是0.4m/s；
（2）拉力F的功率是2W；
（3）受到的摩擦力的大小是1N．
分析：（1）根据v=求出物体的运动速度；
（2）根据W=Gh求出有用功，根据η=求出拉力做的总功，根据P=求出拉力的功率；
（3）求出克服摩擦力做的额外功，根据W=fs求出摩擦力．
点评：此题主要考查的是学生对速度、有用功、总功、功率、额外功、摩擦力计算公式的理解和掌握，知道克服摩擦力做的功为额外功是解决此题的关键．