Question

4．如图所示，重100N的物体A在拉力F的作用下以1m/s的速度在水平面上匀速直线运动了2s，该装置的机械效率为80%．上述过程中（　　）

• A． 墙面受到绳子对它的拉力为25N
• B． 拉力F做功的功率为50W
• C． 拉力F移动的距离为4m
• D． 弹簧测力计对物块A所做的功为40J

Answer 1

分析 （1）利用速度公式求物体A在2s内移动的距离，拉力端移动的距离物体移动距离的$\frac{1}{2}$；
（2）利用P=Fv求拉力F做功功率；
（3）该装置的机械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{{f}_{A}{s}_{A}}{Fs}$，据此求物体A受到的摩擦力，由于物体A做匀速直线运动，弹簧测力计对A的拉力等于摩擦力，再利用W=Fs求弹簧测力计对物块A所做的功；
（4）弹簧测力计的示数等于物体受到的拉力，墙面受到绳子对它的拉力等于弹簧测力计的示数．

解答 解：
由题和图示可知：v_A=1m/s，t=2s，F=50N，η=80%；
（1）物体A在2s内移动的距离为s_A=v_At=1m/s×2s=2m，
由于拉力F通过定滑轮作用在动滑轮的轴上，
所以，该动滑轮费力但省一半的距离，则拉力F移动的距离为s=$\frac{1}{2}$s_A=$\frac{1}{2}$×2m=1m，故C错误；
（2）拉力端移动的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1m}{2s}$=0.5m/s，
拉力F做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=50N×0.5m/s=25W，故B错误；
（3）该装置的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{{f}_{A}{s}_{A}}{Fs}$=$\frac{{f}_{A}×2m}{50N×1m}$=80%，
解得物体A受到的摩擦力：f_A=20N，
因为物体A做匀速直线运动，
所以弹簧测力计对物块A的拉力：F_拉=f_A=20N，
弹簧测力计对物块A所做的功：W=F_拉s_A=20N×2m=40J，故D正确；
（4）弹簧测力计的示数F_示=f_A=20N，
墙面受到绳子对它的拉力等于弹簧测力计的示数，大小等于20N，故A错误．
故选D．

点评 此题中需明确什么力做有用功，什么力做总功，物体移动距离、速度与绳子自由端移动距离、速度间的关系，这是解题的关键也是难点．