Question

2．如圖所示，用F為30N的拉力，通過(guò)滑輪組拉著重為300N的物體，在水平面上以0.5m/s的速度向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)．則物體受到的摩擦力大小為90N，拉力F的功率為45W．（不計(jì)繩和滑輪的重力以及滑輪軸承和滑輪與繩子之間的摩擦力）．若物體所受摩擦力不變，而此時(shí)力的大小為50N，則此滑輪組的機(jī)械效率為：60%．

Answer 1

分析 沿水平方向使用滑輪組拉動(dòng)物體時(shí)，克服摩擦做的功是有用功，拉力做的功是總功；
（1）首先確定滑輪組由三段繩子與動(dòng)滑輪相連，n=3，由于不計(jì)繩和滑輪的重力以及滑輪軸承和滑輪與繩子之間的摩擦力，則F=$\frac{1}{3}$f，據(jù)此物物體受到的摩擦力；
（2）繩自由端移動(dòng)的距離為物體移動(dòng)距離的三倍，則繩自由端移動(dòng)的速度為物體移動(dòng)速度的三倍，求出繩自由端移動(dòng)的速度，利用P=Fv求拉力F的功率；
（3）用拉力乘以拉力移動(dòng)距離計(jì)算總功，再用摩擦力乘以物體移動(dòng)距離計(jì)算有用功，然后用有用功除以總功計(jì)算機(jī)械效率．

解答 解：
（1）由圖知，n=3，
因?yàn)椴挥?jì)繩和滑輪的重力以及滑輪軸承和滑輪與繩子之間的摩擦力，
所以F=$\frac{1}{3}$f，
所以f=3F=3×30N=90N；
（2）繩自由端移動(dòng)的速度：
v=3×0.5m/s=1.5m/s，
拉力的功率：
P=Fv=30N×1.5m/s=45W．
（3）設(shè)物體通過(guò)的距離為s，所以拉力通過(guò)的距離為3s；
拉力做的總功為：W_總=F3s，
有用功為：W_有=fs，
滑輪組的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{fs}{F3s}$=$\frac{f}{3F}$=$\frac{90N}{3×50N}$×100%=60%．
故答案為：90；45；60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組拉力的計(jì)算、功率和機(jī)械效率的計(jì)算，因?yàn)槭撬�平使用滑輪組，克服摩擦做的功是有用功，確定n的大小（直接從動(dòng)滑輪上引出的繩子股數(shù)）是本題的關(guān)鍵．