Question

3．小華用如圖所示的滑輪組拉動(dòng)貨箱，已知貨箱的質(zhì)量為60Kg，在F=50N的拉力作用下，貨箱以0.1m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，地面對貨箱的滑動(dòng)摩擦力f為貨箱重的0.2倍．求：
（1）貨箱的重力是多少？
（2）拉力F的功率是多少？
（3）貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是多少？
（4）此滑輪組的機(jī)械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知物體的質(zhì)量，利用G=mg計(jì)算物質(zhì)重力；
（2）已知拉力的大小和物體的移動(dòng)速度以及動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)，根據(jù)公式P=FV可求拉力的功率；
（3）水平使用滑輪組，拉力克服摩擦力做功，用摩擦力乘以物體移動(dòng)距離計(jì)算有用功，即克服摩擦做功；
（4）用拉力乘以拉力移動(dòng)距離計(jì)算總功，然后用有用功除以總功計(jì)算機(jī)械效率．

解答 解：（1）貨箱所受重力：G=mg=60kg×10N/kg=600N；
（2）滑輪組n值為3，繩子自由端移動(dòng)速度：v_繩=3v=3×0.1m/s=0.3m/s，
拉力的功率是P=Fv_繩=50N×0.3m/s=15W；
（3）f=0.2G=0.2×600N=120N；
由v=$\frac{s}{t}$得，貨箱移動(dòng)距離：s=vt=0.1m/s×1×60s=6m，
克服摩擦做功：W_有=fs=120N×6m=720J；
（4）1min內(nèi)繩子自由端移動(dòng)距離：s_繩=3s=3×6m=18m，
W_總=Fs_繩=50N×18m=900J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{720J}{900J}$×100%=80%
答：（1）貨箱所受重力為600N；
（2）拉力F做功的功率是15W；
（3）貨箱運(yùn)動(dòng)了1min，克服摩擦所做的功是720J；
（4）該滑輪組的機(jī)械效率是80%．

點(diǎn)評 這是一道綜合性比較強(qiáng)的計(jì)算題，涉及到密度、功、功率、機(jī)械效率的計(jì)算．這就要求對公式要熟練掌握和運(yùn)用．同時(shí)，水平使用滑輪組時(shí)，拉力克服摩擦力做功，這一點(diǎn)也要注意．