Question

6．如圖所示，用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動，40s內(nèi)移動了8m，拉力F所做的功為2400J．
（1）畫出A物體受到的所有的力的示意圖．
（2）求拉力F的大小和功率；
（3）若滑輪組的機械效率為90%，求動滑輪的重力（不計繩重及繩子與滑輪間的摩擦）．

Answer 1

分析 （1）首先要對物體進行受力分析，然后按照畫圖的要求畫出各個力．
（2）根據(jù)滑輪組承擔摩擦力的繩子的段數(shù)得出繩端移動的距離（s=nh）．又因拉力做功為已知，利用公式W=Fs的變形式F=$\frac{W}{s}$可求拉力；拉力的功率利用P=$\frac{W}{t}$求得；
（3）根據(jù)總功和機械效率計算出有用功，W_有用=ηW_總，然后計算出額外功，從而可以計算出動滑輪的重力．

解答 解：（1）對A物體進行受力分析可知，A物體在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力的作用，這兩個力是一對平衡力，大小為F_支=G=600N；在水平方向上受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力作用，這兩個力是一對平衡力，f=F拉=100N（見（2））．過A物體的重心，分別沿各力的方向畫一條有向線段即可，如圖所示：

（2）①由圖可知n=3，物體沿水平方向移動8m；
所以，拉力作用點移動距離s=nh=3×8m=24m；
由W=Fs得，拉力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{2400J}{24m}$=100N；
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2400J}{40s}$=60W．
（2）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$得有用功：
W_有用=ηW_總=90%×2400J=2160J，
則額外功：W_額=W_總-W_有用=2400J-2160J=240J
因為W_額=G_動h，
故G_動=$\frac{{W}_{額}}{h}$=$\frac{240J}{8m}$=30N
答：（1）受力示意圖見解答；
（2）拉力F的大小為100N，功率為60W；
（3）若滑輪組的機械效率為90%，動滑輪的重力為30N．

點評 本題考查力的示意圖的畫法、功的計算、功率的計算、機械效率的計算，知識點多，注意計算題的格式和單位的統(tǒng)一，屬于較難的題．