Question

10．如图所示，一个质量为90千克，底面积为0.1平方米的物块，在滑轮组自由端为40牛的拉力作用下在水平地面作匀速直线运动，物块与地面的摩擦力为物重的0.1倍，2秒钟物块向左移动了1米．（g取10N/kg）
（1）物块对水平地面的压强是多少帕？
（2）拉力的功率是多少瓦？
（3）滑轮组的机械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道物块的质量，根据G=mg求其重力；物块对地面的压力等于物块的重力，知道受力面积，利用p=$\frac{F}{S}$求出物块对水平地面的压强；
（2）知道拉力和运动的距离，根据W=Fs求出拉力做的总功，知道做功时间，根据P=$\frac{W}{t}$求拉力的功率．
（3）知道滑动摩擦力和重力的关系，求出滑动摩擦力，根据W=fs求出有用功，根据机械效率公式求出机械效率．

解答 解：
（1）物块的重力：
G=mg=90kg×10N/kg=900N．
因由题知，物块在水平地面上作匀速直线运动，处于平衡状态，
对地面的压力F=G=900N，
受力面积S=0.1m²，
物块对水平地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.1{m}^{2}}$=9000Pa．
（2）由图知，有三段绳子拉动滑轮组，所以拉力端移动的距离s=3s_物=3×1m=3m，
拉力做功：W_总=Fs=40N×3m=120J．
拉力功率为：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{120J}{2s}$=60W；
（3）滑动摩擦力大小为：f=0.1G=0.1×900N=90N，
克服滑动摩擦力做的有用功为：W_有用=fs=90N×1m=90J．
滑轮组的机械效率为：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{90J}{120J}$×100%=75%．
答：（1）物块对水平地面的压强是为9000Pa；
（2）拉力的功率是60W；
（3）滑轮组的机械效率是75%．

点评 本题涉及到重力、压强、有用功、总功、机械效率、功率的计算，注意水平使用滑轮组时，克服摩擦做的功为有用功．