Question

15．如圖，重為300N的物體與地面間的摩擦力是150N，當(dāng)使物體勻速移動(dòng)時(shí)，必須在繩端加以60N的水平拉力，則滑輪組的機(jī)械效率為83.3%．若物體運(yùn)動(dòng)速度為0.1m/s，則1min內(nèi)拉力做功是1080J．

Answer 1

分析 （1）用滑輪組水平拉動(dòng)物體時(shí)，克服物體的摩擦力做的功是有用功，拉力做的功是總功，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{f{s}_{物}}{{Fs}_{繩}}$=$\frac{f{s}_{物}}{F3{s}_{物}}$=$\frac{f}{3F}$求出滑輪組的機(jī)械效率；
（2）先利用s=vt求出物體移動(dòng)的距離，根據(jù)s_繩=ns_物求出繩子自由端移動(dòng)的距離，再利用W=Fs求出拉力做的功．

解答 解：
（1）由圖可知，與動(dòng)滑輪相連的繩子股數(shù)n=3，
則繩子自由端移動(dòng)的距離s_繩=3s_物，
故水平滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{f{s}_{物}}{{Fs}_{繩}}$=$\frac{f{s}_{物}}{F3{s}_{物}}$=$\frac{f}{3F}$=$\frac{150N}{3×60N}$×100%≈83.3%；
物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t=1min=60s，
由v=$\frac{s}{t}$得，物體移動(dòng)的距離：
s_物=v_物t=0.1m/s×60s=6m，
則繩子自由端移動(dòng)的距離：
s_繩=3s_物=3×6m=18m，
所以1分鐘拉力做功：
W=Fs_繩=60N×18m=1080J．
故答案為：83.3%；1080．

點(diǎn)評(píng) 本題考查功的計(jì)算和滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，注意使用滑輪組水平方向拉動(dòng)物體時(shí)，有用功等于摩擦力與物體移動(dòng)的距離的乘積，這是本題的關(guān)鍵點(diǎn)和易錯(cuò)點(diǎn)．