题目内容

一辆质量为1200kg的汽车不慎陷入泥坑,用图中所示的滑轮组将汽车拖出.已知整个过程中滑轮组最省力时,人所用的水平拉力F是500N,汽车5s沿水平方向匀速移动4m,滑轮组机械效率是80%.(g取10N/kg)
(1)请你画出使用滑轮组最省力时的绕绳.
(2)汽车在5s内的运动速度是多少?
(3)汽车受到的重力多大?
(4)如汽车轮胎与泥地总共的接触面积是0.12m2,则汽车对泥地的压强是多少?
(5)拉力F做的功的功率是多少?
(6)有用功是多少?
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(1)滑轮组最省力的绳子绕法如图所示,用三段绳子承担阻力;

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(2)汽车在5s内的运动速度是v=
s
t
=
4m
5s
=0.8m/s;
(3)汽车受到的重力 G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×104N;
(4)对地面的压力等于汽车的重力,即F压=G
汽车对泥地的压强是p=
F压
S
=
1.2×104N
0.12m2
=1.0×105Pa;
(5)拉力F端移动的距离为s=3×4m=12m
拉力F做的总功为  W总=Fs=500N×12m=6000J
拉力F做的功的功率是P=
W总
t
=
6000J
5s
=1200W;
(6)有用功是 W有=W总η=6000J×80%=4800J.
答:(1)如上图所示;
(2)汽车在5s内的运动速度是0.8m/s;
(3)汽车受到的重力是1.2×104N;
(4)汽车对泥地的压强是1×105Pa;
(5)拉力F做的功的功率是1200W;
(6)所做的有用功是4800J.
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