Question

【題目】如圖所示，利用滑輪組勻速拉動(dòng)水平面上的物體．已知物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為重力的0.3倍，物體被勻速拉動(dòng)的距離為1m．當(dāng)物體質(zhì)量為2kg時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為50%，不計(jì)繩重和繩與滑輪間的摩擦力．求：
（1）物體質(zhì)量為2kg時(shí)，在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力；
（2）動(dòng)滑輪的重力；
（3）當(dāng)換成質(zhì)量為10kg的物體，并以0.1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的功率．

Answer 1

【答案】
（1）解：物體受到的摩擦力：

f=0.3G=0.3mg=0.3×2kg×10N/kg=6N，

答：物體質(zhì)量為2kg時(shí)，在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力6N；

（2）解：因?yàn)棣? = = ，

故F= = =4N

由圖知，滑輪組由3段繩子拉著動(dòng)滑輪，由F= （G動(dòng)+f）得動(dòng)滑輪重力：

G動(dòng)=3F﹣f=3×4N﹣6N=6N，

答：動(dòng)滑輪的重力6N；

（3）解：當(dāng)物體質(zhì)量為10kg時(shí)，物體在水平面上受到的滑動(dòng)摩擦力為：

f′=0.3G′=0.3m′g=0.3×10kg×10N/kg=30N

自由端的拉力為：F′= （G動(dòng)+f′）= ×（6N+30N）=12N

拉力功率為：

P= = =F′v=12N×3×0.1m/s=3.6W．

答：物體質(zhì)量為10kg，以0.1m/s的速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F的功率3.6W

【解析】（1）根據(jù)G=mg先求出重力，再根據(jù)題意求出滑動(dòng)摩擦力；（2）利用η= = = 求出自由端的拉力；再根據(jù)F= （G動(dòng)+f）計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力；（3）根據(jù)P=Fv計(jì)算拉力的功率．
【考點(diǎn)精析】認(rèn)真審題，首先需要了解滑輪（組）的機(jī)械效率(關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算：W有用 = G·h；W總 = F·s； s = n·h （1）η=W有用 / W總 （2)η= W有用 / W總 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF))，還要掌握功率的計(jì)算與測(cè)量(功率的計(jì)算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時(shí)間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s)的相關(guān)知識(shí)才是答題的關(guān)鍵．