Question

9．在如圖所示的裝置中，滑輪重力及摩擦都不考慮．大小10牛的拉力在10秒內(nèi)做了500焦的功．
（1）這是什么滑輪？
（2）畫出這個滑輪的杠桿示意圖；
（3）物體通過的距離為多少？
（4）物體所受摩擦力大小為多少？
（5）繩子自由端通過的距離是多少？
（6）繩拉物體的功率．

Answer 1

分析 （1）動滑輪的定義，即軸隨物體一起移動的滑輪是動滑輪；
（2）動滑輪的杠桿示意圖；以繩子和動滑輪接觸的第一個點為支點，人的拉力為動力，物體對滑輪的力為阻力，再分別畫出它們的力臂；力臂是指點到作用線的距離．
（3）根據(jù)W=Fs得s=$\frac{W}{F}$計算出繩子自由端移動的距離，再根據(jù)繩子自由端移動的距離是物體移動距離的2倍，計算出物體移動的距離；
（4）動滑輪在水平方向上運動時拉力與摩擦力有關，即F=$\frac{1}{n}$f；
（5）動滑輪省力卻費距離，繩子自由端移動的距離是物體移動距離的2倍，即s=2h；
（6）已知W和t，根據(jù)功率的計算公式P=$\frac{W}{t}$來計算功率．

解答 解：（1）軸隨物體一起移動的滑輪是動滑輪，圖中的滑輪隨物體一起移動，所以是動滑輪；
（2）以繩子和動滑輪接觸的第一個點為支點，人的拉力為動力F₁，物體對滑輪的力為阻力F₂；從支點作F₁的作用線的垂線，支點到垂足的距離就是動力臂L₁；從支點作F₂的作用線的垂線，支點到垂足的距離就是L₂．杠桿示意圖如下圖所示：

（3）根據(jù)W=Fs得：
s=$\frac{W}{F}$=$\frac{500J}{10N}$=50m，
因為有兩段繩子拉著物體，
所以s=2h，
得：h=$\frac{1}{2}$s=$\frac{1}{2}$×50m=25m；
（4）因為物體在水平方向上運動，且有兩段繩子拉著物體，
所以摩擦力f=2F=2×10N=20N；
（5）繩子自由端通過的距離如（3）中所解s=50m；
（6）繩拉物體的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{500J}{10s}$=50W．
答：
（1）這是動滑輪；
（2）如上圖所示；
（3）物體通過的距離為25m；
（4）物體所受摩擦力大小為20N；
（5）繩子自由端通過的距離為50m；
（6）繩拉物體的功率為50W．

點評 本題是一個綜合性的題目，考查了動滑輪的定義、功及功率的計算，雖然綜合性強，但難度不大．