Question

16．如圖，為了將重為600N的物體運(yùn)送到6m高的樓頂上，甲工人利用圖甲的滑輪組施加300N拉力在30s的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)，此過(guò)程中求：
（1）拉力的功率為多少W？
（2）乙工人搭建了圖乙所示的斜面，斜面長(zhǎng)12m、高6m，乙工人沿斜面方向施加400N的拉力勻速將重物也成功運(yùn)送到樓頂，該過(guò)程中斜面的機(jī)械效率是多少？物體所受斜面的摩擦力為多少N？

Answer 1

分析 （1）先判斷出承擔(dān)物重的繩子段數(shù)，根據(jù)s=nh計(jì)算繩子自由端移動(dòng)的距離；再根據(jù)W=Fs計(jì)算拉力所做的功，最后利用公式P=$\frac{W}{t}$計(jì)算拉力的功率；
（2）利用W=Gh計(jì)算有用功，利用W=Fs計(jì)算總功，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算斜面的機(jī)械效率；用總功減去有用功可得額外功，根據(jù)W_額=fL可得斜面的摩擦力．

解答 解：（1）由圖甲知，滑輪組由3段繩子承擔(dān)物重，
所以，此過(guò)程中繩子自由端移動(dòng)的距離：s=3h=3×6m=18m，
拉力所做的功：W=Fs=300N×18m=5400J；
則拉力的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{5400J}{30s}$=180W；
（2）工人使用斜面做的有用功：W_有=Gh=600N×6m=3600J；
工人所做的總功：W_總=FL=400N×12m=4800J；
該過(guò)程中斜面的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{3600J}{4800J}$×100%=75%；
克服摩擦力所做的功：W_額=W_總-W_有=4800J-3600J=1200J，
根據(jù)W_額=fL可得，物體所受斜面的摩擦力：
f=$\frac{{W}_{額}}{L}$=$\frac{1200J}{12m}$=100N．
答：（1）拉力的功率為180W；
（2）該過(guò)程中斜面的機(jī)械效率是75%；物體所受斜面的摩擦力為100N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了使用滑輪組、斜面時(shí)功率、機(jī)械效率以及摩擦力的計(jì)算方法，要掌握各物理量的區(qū)別及聯(lián)系，要掌握其基本公式及其推導(dǎo)公式．