Question

2．如圖所示滑輪組裝置．其中滑塊A在一水平面上，每個(gè)滑輪重G=5N，0-2s時(shí)B的重力為10N，滑塊A靜止；2-4s時(shí)B的重力為30N，滑塊A的速度由0逐漸增大到2m/s，A通過的距離為2m；4-6s時(shí)B的重力為20N，滑塊A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，通過距離為4m．若不計(jì)繩重及繩與滑輪間的摩擦．
（1）在0-2s內(nèi)，滑輪組對(duì)B的拉力做的功為多少J？
（2）在2-4s內(nèi)，重力G_B做功的平均功率為多少W？
（3）在2-4s內(nèi)，A受到的摩擦力大小為多少N？

Answer 1

分析 （1）據(jù)此時(shí)滑輪組對(duì)B的拉力和移動(dòng)的距離分析即可判斷；
（2）分析滑輪組的連接方法可知，若A向前移動(dòng)2m，即物塊B會(huì)向下運(yùn)動(dòng)1m；故據(jù)此可以計(jì)算出B重力做的功，再據(jù)功率的公式計(jì)算功率即可．
（3）4-6s時(shí)B的重力為20N，滑塊A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，即說明此時(shí)A處于平衡狀態(tài)，此時(shí)所受的拉力和摩擦力是一對(duì)平衡力；且由于定滑輪不能省力，動(dòng)滑輪可以省一半的力，而后分析即可判斷．

解答 解：
（1）在0-2s內(nèi)，滑塊A靜止，則B也是靜止的，
所以滑輪組對(duì)B的拉力做的功為：W=0J；
（2）由圖可知，動(dòng)滑輪上繩子的有效股數(shù)n=2，
由題知，在2-4s內(nèi)，A通過的距離為s=2m，
即物塊B會(huì)向下運(yùn)動(dòng)的距離h=$\frac{1}{2}$s=$\frac{1}{2}$×2m=1m；
此時(shí)B的重力為30N，故物塊B重力做的功是：W=G_Bh=30N×1m=30J；
所以，在2-4s內(nèi)，重力G_B做功的平均功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{30J}{2s}$=15W；
（3）4-6s時(shí)B的重力為20N，滑塊A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由于動(dòng)滑輪可以省一半的力，故吊著動(dòng)滑輪的兩段繩子的力都是：F_拉=$\frac{20N+5N}{2}$=12.5N；由于定滑輪不能省力，所以物塊A受到向左的拉力是12.5N，故此時(shí)A所受的摩擦力就是12.5N；
由于滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，在2-4s時(shí)B的重力為30N，拉力會(huì)拉著A向左做加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)A受到的仍然是滑動(dòng)摩擦力，與4-6s時(shí)的情況相比，壓力不變，接觸面的粗糙程度不變，所以A與地面的摩擦力不變，仍為12.5N；
答：（1）在0-2s內(nèi)，滑輪組對(duì)B的拉力做的功0J；
（2）在2-4s內(nèi)，重力C_B做功的平均功率為15W；
（3）在2-4s內(nèi)，A受到的摩擦力大小為12.5N；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了功、功率、力的大小的計(jì)算，關(guān)鍵是滑輪組繩子有效股數(shù)的判斷和二力平衡條件的應(yīng)用．