Question

【題目】如圖所示，是一輛汽車(chē)通過(guò)滑輪組將深井中的物體拉至井口的裝置圖，已知井深10m，物體重G=4×103N，汽車(chē)重G車(chē)=3×104N，汽車(chē)勻速拉繩子時(shí)的拉力F=2×103N，汽車(chē)受到的阻力為車(chē)重的0.05倍．請(qǐng)計(jì)算：
（1）若汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度為1.2m/s，則將物體由井底拉至井口，需要多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）滑輪組的機(jī)械效率是多少？（保留一位小數(shù)）
（3）汽車(chē)的牽引力是多大？
（4）將物體由井底拉至井口，汽車(chē)的牽引力做的功是多少？

Answer 1

【答案】
（1）由圖可知，滑輪組中由3段繩子承擔(dān)重物，

則物體上升的速度為：

v物= v車(chē)= ×1.2m/s=0.4m/s；

物體由井底拉至井口需要的時(shí)間：

t= = = =25s；

答：若汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度為1.2m/s，則將物體由井底拉至井口，需要25s；

（2）滑輪組的機(jī)械效率為：

η= = = = = ×100%≈66.7%；

答：滑輪組的機(jī)械效率是66.7%；

（3）由題意可得，汽車(chē)受到的阻力為：f=0.05G車(chē)=0.05×3×104N=1500N；

汽車(chē)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，受到平衡力作用，在水平方向上，汽車(chē)受到向右的牽引力、向左的拉力、向左的阻力作用；

由力的平衡條件可得牽引力：F牽=F拉+f=2×103N+1500N=3500N；

答：汽車(chē)的牽引力是3500N；

（4）汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離：s車(chē)=s繩=3h=3×10m=30m；

牽引力做功為：W牽=F牽s車(chē)=3500N×30m=1.05×105J；

答：將物體由井底拉至井口，汽車(chē)的牽引力做的功是1.05×105J．

【解析】（1）明確承擔(dān)重物的繩子段數(shù)；運(yùn)用速度公式變形可求時(shí)間t；（2）運(yùn)用機(jī)械效率的計(jì)算公式，代入數(shù)值可求η；（3）明確汽車(chē)的受力情況，運(yùn)用平衡力知識(shí)可求牽引力；（4）運(yùn)用W=Fs，可求功．