Question

3．如图所示，在20N的水平拉力F作用下，使重200N的物体沿水平地面向左做匀速直线运动，滑轮组的机械效率为80%，则物体与地面间的滑动摩擦力为48 N；若物体的速度为0.3m/s，则1min内拉力做的功为1080 J．

Answer 1

分析 （1）有用功为物体克服地面摩擦所做的功，即W_有=fs；总功为拉力所做的功，即W_总=Fs；根据机械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$列等式计算出摩擦力f的大小；
（2）根据s=vt可求出物体运动的距离，再根据绳子段数求出绳子移动的距离，最后可求拉力做的功．

解答 解：（1）W_有=fs_物；W_总=Fs_绳；另s_绳=3s_物，
所以η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{fs}_{物}}{{Fs}_{绳}}$=$\frac{{fs}_{物}}{{F×3s}_{物}}$=$\frac{f}{3F}$，
f=η×3F=80%×3×20N=48N；
（2）因为v=$\frac{s}{t}$，时间t=1min=60s，
物体通过的距离为s_物=v_物t=0.3m/s×60s=18m，
则绳子移动的距离为s_绳=3s_物=3×18m=54m，
拉力做功为：W_总=Fs_绳=20N×54m=1080J；
答：（1）物体与地面间滑动摩擦力是48N；
（2）1min内拉力做的功是1080N．

点评 使用水平滑轮组时注意：有用功等于摩擦力与物体移动的距离的乘积，这是本题的关键、易错点．