Question

4．利用如圖所示的斜面裝置用時10s可以把重為600N的物體勻速拉到斜面頂端，斜面長為5m，高為2m，實際拉力為300N．求：
（1）拉力做功的功率；
（2）該斜面裝置的機械效率；
（3）若沿斜面方向的拉力為F，物重為G，斜面長為L，高為H，請利用總功、有用功和額外功的關(guān)系推導出摩擦力f的表達式，并由表達式判斷說明，拉力F和摩擦力f不是一對平衡力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)功的計算公式W=Fs可求出拉力做的功，即總功；再根據(jù)功率的公式P=$\frac{W}{t}$可求功率；
（2）根據(jù)W=Gh求出有用功；然后根據(jù)機械效率的計算公式可求出斜面的效率．
（3）明確題目中的額外功，體現(xiàn)在克服斜面的摩擦做的功；進而得出摩擦力與拉力不是平衡力．

解答 解：（1）拉力做功為：W_總=FL=300N×5m=1500J；
拉力的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{1500J}{10s}$=150w；
（2）此過程中，所做的有用功為：W_有=GH=600N×2m=1200J；
則斜面的機械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{1200J}{1500J}$=80%；
（3）由W_額=W_總-W_有，因為W_總=FL，W_有=GH，W_額=fL；
所以fL=FL-GH，f=F-$\frac{GH}{L}$；即f＜F，因為f≠F，所以拉力F和摩擦力f是不是一對平衡力；
答：（1）拉力做功的功率是150W；
（2）該斜面裝置的機械效率是80%；
（3）拉力F和摩擦力f不是一對平衡力．

點評 熟練運用計算功、功率、機械效率的公式，深入理解額外功的含義；是解答此題的關(guān)鍵．