20.如圖所示的裝置中,物體A重100N,物體B重10N,只在物體B的作用下,物體A在水平面能向右做勻速直線運(yùn)動(dòng);如果在物體A上加一個(gè)水平向右的拉力F,可以拉著A向左做勻速直線運(yùn)動(dòng),5s內(nèi)可以使物體B勻速上升3m,則此水平拉力的功率為多少?(不計(jì)輪與軸之間的摩擦,不計(jì)滑輪及繩重)?

分析 由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)為3,繩端繩子的拉力GB=10N.
(1)物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),A受到的摩擦力和掛鉤的拉力是一對(duì)平衡力,據(jù)此求出摩擦力的大小;
(2)拉動(dòng)A向左運(yùn)動(dòng),A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、掛鉤的拉力三力平衡,根據(jù)力的平衡條件求出拉力的大小;
(3)根據(jù)s=nh求出物體A移動(dòng)的距離,根據(jù)速度公式求出A運(yùn)動(dòng)的速度,根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出水平拉力的功率.

解答 解:由圖可知,n=3,F(xiàn)=GB=10N,
物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),水平方向受力分析如下圖所示:

由二力平衡條件可得:
f=F=3GB=3×10N=30N,
拉動(dòng)A向左運(yùn)動(dòng)時(shí),水平方向受力分析如下圖所示:

因摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關(guān),
所以,向左運(yùn)動(dòng)時(shí),壓力和接觸面的粗糙程度不變,受到的摩擦力不變,
由力的平衡條件可得:
F=f+F=30N+30N=60N,
由s=nh可得,物體B勻速上升3m時(shí)A移動(dòng)的距離:
sA=$\frac{{s}_{B}}{n}$=$\frac{3m}{3}$=1m,
物體A運(yùn)動(dòng)的速度:
vA=$\frac{{s}_{A}}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s,
此水平拉力的功率:
PA=$\frac{F{s}_{A}}{t}$=FvA=60N×0.2m/s=12W.
答:此水平拉力的功率為12W.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑輪組拉力、功率的計(jì)算以及影響摩擦力大小因素的應(yīng)用,明確滑輪組繩端的有效股數(shù)和做好受力分析是解題關(guān)鍵.

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