Question

5．如图所示，使用滑轮组拖动放在水平地面上的物体A在10s内匀速前进5m，若物体重为10⁵N，物体与地面间的摩擦力为300N，滑轮组的机械效率为80%，问：
（1）拉力做了多少功？额外功是多少？
（2）拉力F多大？
（3）拉力功率多大？（g=10N/kg）

Answer 1

分析 （1）因为物块匀速前进，所以A受到的拉力等于摩擦力，有用功就等于摩擦力乘以物体移动的距离．通过有用功求出总功，即拉力做的功，再用总功减去有用功得到额外功；
（2）根据总功W=Fs_绳，求出拉力的大小；
（3）根据P=$\frac{{W}_{总}}{t}$求出拉力的功率．

解答 解：
（1）由题知，物体移动距离：s_物=5m，
通过动滑轮绳子的段数：n=2，
所以绳子自由端通过距离：s_绳=2s_物=10m，
克服物体A与地面间的摩擦力所做功为有用功：W_有=fs_物=300N×5m=1500J，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$可得，拉力做总功为：
W_总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{1500J}{80%}$=1875J；
W_额=W_总-W_有=1875J-1500J=375J；
（2）由W_总=Fs得拉力：
F=$\frac{{W}_{总}}{{s}_{绳}}$=$\frac{1875J}{10m}$=187.5N；
（3）拉力功率为：
P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{1875J}{10s}$=187.5W．
答：（1）拉力做了1875J功；额外功是375J；
（2）拉力F为187.5N；
（3）拉力功率为187.5W．

点评 本题考查了使用滑轮组时承担物重绳子股数的确定方法、有用功、总功、机械效率的计算方法，确定克服摩擦力做功为有用功是本题的关键．