Question

12．利用如图所示的滑轮组匀速拉动水平地面上重为30N，边长为10cm的正方体物体．拉力F的大小为3N，物体在水平地面上匀速运动时，受到地面对它的摩擦力为4.5N．求：
（1）A处拉力大小；
（2）正方体物体对地面的压强是多少？
（3）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s，求A处拉力所做的功是多少？

Answer 1

分析 （1）物体在水平地面上匀速运动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，二力大小相等；
（2）正方体物体对地面的压力和自身的重力相等，根据S=L²求出正方体物体的底面积即为受力面积，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（3）根据s=vt求出绳端移动的距离，由图可知滑轮组绳子的有效股数，根据s_绳=ns_物求出物体运动的距离，根据W=Fs求出A处拉力所做的功．

解答 解：（1）物体在水平地面上匀速运动时处于平衡状态，受到的拉力和摩擦力是一对平衡力，
则A处拉力：
F=f=4.5N；
（2）正方体物体对地面的压力：
F_压=G=30N，
受力面积：
S=L²=（10cm）²=100cm²=0.01m²，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{30N}{0.01{m}^{2}}$=3000Pa；
（3）由v=$\frac{s}{t}$可得，绳端移动的距离：
s_绳=vt=0.5m/s×4s=2m，
由图可知，n=2，
由s_绳=ns_物可得，物体运动的距离：
s_物=$\frac{{s}_{绳}}{n}$=$\frac{2m}{2}$=1m，
则A处拉力所做的功：
W=Fs_物=4.5N×1m=4.5J．
答：（1）A处拉力为4.5N；
（2）正方体物体对地面的压强是3000Pa；
（3）若拉力F以0.5m/s的速度匀速拉了4s，求A处拉力所做的功是4.5J．

点评 本题考查了二力平衡条件和压强公式、速度公式、做功公式的应用，明确滑轮组绳子的有效股数和利用好s_绳=ns_物是关键．