Question

為了把一個(gè)重800N的箱子拖到倉(cāng)庫(kù)，小軍通過(guò)機(jī)械效率知識(shí)的學(xué)習(xí)，設(shè)計(jì)了如圖所示的滑輪組，結(jié)果只用了50N的水平拉力就使箱子以0.4m/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)．若箱子受到的滑動(dòng)摩擦力為箱子重的0.1倍，請(qǐng)你幫他計(jì)算：
（1）箱子受到的滑動(dòng)摩擦力大小是多少？
（2）小軍拉箱子的功率是多少？
（3）該滑輪組的機(jī)械效率是多少？

Answer 1

分析：（1）若箱子受到的滑動(dòng)摩擦力為箱子重的0.1倍，即箱子受到的摩擦力f=0.1G，并且摩擦力的大小等于物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力F′=f=0.1G．
（2）由圖可以知道此滑輪組有兩股繩子n=2，又知道物體的移動(dòng)速度，所以拉力的速度v′=2v，根據(jù)公式P=

W

t

=

Fs

t

=Fv即可求出拉力的總功率；
（3）知道對(duì)箱子的拉力F′和箱子的移動(dòng)速度，根據(jù)公式P=

W

t

=

F′s

t

=F′v求出拉箱子的有用功率，根據(jù)公式η=

W有用

W總

=

P有用t

P總t

=

P有用

P總

求出滑輪組的機(jī)械效率．

解答：解：（1）箱子受到的滑動(dòng)摩擦力f=0.1G=0.1×800N=80N；
（2）拉力的移動(dòng)速度v′=2v=2×0.4m/s=0.8m/s，
拉力的總功率P_總═

W

t

=

Fs

t

=Fv=50N×0.8m/s=40W；
（3）滑輪組對(duì)箱子的拉力，即箱子受到的摩擦力：
F′=f=80N，
拉箱子的有用功率：
P_有用=

W

t

=

F′s

t

=F′v=80N×0.4m/s=32W，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=

W有用

W總

=

P有用t

P總t

=

P有用

P總

=

32W

40W

=80%．
答：（1）箱子受到的滑動(dòng)摩擦力為80N；
（2）小軍拉箱子的功率是40W；
（3）該滑輪組的機(jī)械效率為80%．

點(diǎn)評(píng)：此題考查了二力平衡有關(guān)知識(shí)和計(jì)算拉力的功率也可以根據(jù)P=Fv來(lái)計(jì)算．
用如圖動(dòng)滑輪拉動(dòng)物體時(shí)，繩子自由端移動(dòng)的距離是物體移動(dòng)距離的2倍，移動(dòng)速度也是物體移動(dòng)速度的2倍，同時(shí)考查了機(jī)械效率變形公式的熟練運(yùn)用．