Question

9．在如圖所示的裝置中，滑輪重力及摩擦都不考慮．大小10牛的拉力在10秒內(nèi)做了500焦的功．
（1）這是什么滑輪？
（2）畫(huà)出這個(gè)滑輪的杠桿示意圖；
（3）物體通過(guò)的距離為多少？
（4）物體所受摩擦力大小為多少？
（5）繩子自由端通過(guò)的距離是多少？
（6）繩拉物體的功率．

Answer 1

分析 （1）動(dòng)滑輪的定義，即軸隨物體一起移動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪；
（2）動(dòng)滑輪的杠桿示意圖；以繩子和動(dòng)滑輪接觸的第一個(gè)點(diǎn)為支點(diǎn)，人的拉力為動(dòng)力，物體對(duì)滑輪的力為阻力，再分別畫(huà)出它們的力臂；力臂是指點(diǎn)到作用線的距離．
（3）根據(jù)W=Fs得s=$\frac{W}{F}$計(jì)算出繩子自由端移動(dòng)的距離，再根據(jù)繩子自由端移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的2倍，計(jì)算出物體移動(dòng)的距離；
（4）動(dòng)滑輪在水平方向上運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力與摩擦力有關(guān)，即F=$\frac{1}{n}$f；
（5）動(dòng)滑輪省力卻費(fèi)距離，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的2倍，即s=2h；
（6）已知W和t，根據(jù)功率的計(jì)算公式P=$\frac{W}{t}$來(lái)計(jì)算功率．

解答 解：（1）軸隨物體一起移動(dòng)的滑輪是動(dòng)滑輪，圖中的滑輪隨物體一起移動(dòng)，所以是動(dòng)滑輪；
（2）以繩子和動(dòng)滑輪接觸的第一個(gè)點(diǎn)為支點(diǎn)，人的拉力為動(dòng)力F₁，物體對(duì)滑輪的力為阻力F₂；從支點(diǎn)作F₁的作用線的垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是動(dòng)力臂L₁；從支點(diǎn)作F₂的作用線的垂線，支點(diǎn)到垂足的距離就是L₂．杠桿示意圖如下圖所示：

（3）根據(jù)W=Fs得：
s=$\frac{W}{F}$=$\frac{500J}{10N}$=50m，
因?yàn)橛袃啥卫K子拉著物體，
所以s=2h，
得：h=$\frac{1}{2}$s=$\frac{1}{2}$×50m=25m；
（4）因?yàn)槲矬w在水平方向上運(yùn)動(dòng)，且有兩段繩子拉著物體，
所以摩擦力f=2F=2×10N=20N；
（5）繩子自由端通過(guò)的距離如（3）中所解s=50m；
（6）繩拉物體的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{500J}{10s}$=50W．
答：
（1）這是動(dòng)滑輪；
（2）如上圖所示；
（3）物體通過(guò)的距離為25m；
（4）物體所受摩擦力大小為20N；
（5）繩子自由端通過(guò)的距離為50m；
（6）繩拉物體的功率為50W．

點(diǎn)評(píng) 本題是一個(gè)綜合性的題目，考查了動(dòng)滑輪的定義、功及功率的計(jì)算，雖然綜合性強(qiáng)，但難度不大．