Question

如圖所示，在50N的水平拉力F作用下，重800N的物體以0.2m/s的速度沿水平地面做勻速直線運動，物體與地面間滑動摩擦力為120N，物體運動了1min．求（1）有用功．（2）總功．（3）機械效率．（4）拉力的功率．

Answer 1

分析：（1）知道物體的運動速度和運動時間，利用速度公式求物體移動的距離；用滑輪組水平拉動物體時，克服摩擦力做的功為有用功，利用W_有用=fs求有用功；
（2）由圖知，承擔摩擦力的繩子股數n=3，則拉力端移動的距離為物體移動距離的3倍，知道拉力大小，利用W=Fs′求總功；
（3）求出了有用功和總功，利用效率公式η=

W有用

W總

求滑輪組的機械效率；
（4）知道物體移動的速度，根據v′=nv求出拉力移動的速度，根據P=Fv求出功率．

解答：解：
（1）∵v=

s

t

，
∴物體移動的距離：
s=vt=0.2m/s×60s=12m，
克服摩擦力做的功為有用功：
W_有用=fs=120N×12m=1440J；
（2）由圖知，n=3，則拉力端移動的距離：
s′=3s=3×12m=36m，則總功：
W_總=Fs′=50N×36m=1800J；
（3）滑輪組的機械效率：
η=

W有用

W總

=

1440J

1800J

=80%；
（4）∵n=3，s′=3s，
∴拉力移動的速度：
v′=nv=3×0.2m/s=0.6m/s，
∵P=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
∴拉力做功功率：
P=Fv′=50N×0.6m/s=30W．
答：（1）有用功為1440J；（2）總功為1800J；（3）機械效率為80%；（4）拉力的功率為30W．

點評：本題考查了學生對使用滑輪組有用功、總功、功率、機械效率的計算，知道當水平使用滑輪組時克服摩擦力做的功為有用功是本題的關鍵．