Question

11．如圖甲所示，重為300N的物體A在拉力F的作用下，20s內(nèi)勻速運(yùn)動(dòng)了5m．拉力F做的功隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示．己知每個(gè)滑輪重12N，物體A在水平桌面上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力f為物重G的0.2倍．求：
（1）拉力F的功率；
（2）這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率是多大？
（3）克服繩重及摩擦所做的額外功．

Answer 1

分析 （1）由拉力所做的功和對(duì)應(yīng)時(shí)間圖象，利用P=$\frac{W}{t}$得到拉力的功率；
（2）利用f=0.2G求物體受到的摩擦力，利用W=fs求拉動(dòng)物體做的有用功，再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$求滑輪組的機(jī)械效率；
（3）先求出總的額外功（等于總功減去有用功），克服繩重及摩擦所做的額外功等于總的額外功減去提升動(dòng)滑輪做的額外功．

解答 解：
（1）由圖乙可知，20s內(nèi)拉力F做的總功W_總=400J，
拉力的功率為：P=$\frac{{W}_{總}(cāng)}{t}$=$\frac{400J}{20s}$=20W；
（2）物體受到的摩擦力f=0.2G=0.2×300N=60N
拉動(dòng)物體做的有用功：
W_有用=fs_物=60N×5m=300J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{300J}{400J}$×100%=75%；
（3）使用滑輪組所做的額外功：
W_額=W_總-W_有用=400J-300J=100J．
提升動(dòng)滑輪所做的額外功：
W₁=G_動(dòng)h=G_動(dòng)s_物=12N×5m=60J，
設(shè)克服繩重及摩擦所做額外功為W₂，
W₂=W_額-W₁=100J-60J=40J．
答：（1）拉力F的功率為20W；
（2）這個(gè)滑輪組的機(jī)械效率是75%；
（3）克服繩重及摩擦所做的額外功為40J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組時(shí)功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算，知道使用圖中滑輪組克服物體A受到摩擦力做的功為有用功、額外功包括克服繩重及摩擦所做的額外功和提升動(dòng)滑輪做的額外功是關(guān)鍵．