Question

20．底面積為200cm²，質(zhì)量為12kg的物體A放在水平桌面上，利用圖所示的裝置使物體A做勻速直線運(yùn)動，已知繩子自由端移動的速度為0.6m/s，拉力F的大小為20N，整套裝置的機(jī)械效率為80%（不計(jì)繩重、彈簧測力計(jì)重、繩子的伸長和滑輪組內(nèi)部的摩擦）．求；
（1）10s物體A移動的距離；
（2）拉力F的功率；
（3）物體A對水平桌面的壓強(qiáng)和所受摩擦力大�。�

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)圖示讀出條數(shù)n，然后根據(jù)自由端的速度求出物體運(yùn)動的速度，再根據(jù)速度的變形公式求出物體移動的距離；
（2）根據(jù)P=Fv求出拉力的功率；
（3）物體對地面的壓力等于重力，然后根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出壓強(qiáng)；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{f{s}_{物}}{F{s}_{自由端}}$×100%=$\frac{f}{nF}$×100%求出摩擦力的大�。�

解答 解：（1）根據(jù)圖示可知，n=3；
物體移動的速度：v_物=$\frac{1}{3}$v_自由端=$\frac{1}{3}$×0.6m/s=0.2m/s；
由v=$\frac{s}{t}$可得，10s物體A移動的距離：s=v_物t=0.2m/s×10s=2m；
（2）拉力F的功率：P=Fv_自由端=20N×0.6m/s=12W；
（3）物體A對水平桌面的壓強(qiáng)：p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{12kg×10N/kg}{200×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=6000Pa；
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{f{s}_{物}}{F{s}_{自由端}}$×100%=$\frac{f}{nF}$×100%可得：
 80%=$\frac{f}{3×20N}$×100%
f=48N．
答：（1）10s物體A移動的距離為2m；
（2）拉力F的功率為12W；
（3）物體A對水平桌面的壓強(qiáng)和所受摩擦力大小分別為6000Pa和48N．

點(diǎn)評 本題考查拉力、摩擦力、做功、功率等的計(jì)算；本題關(guān)鍵：一是使用滑輪組時(shí)承擔(dān)物重繩子股數(shù)的確定（直接從動滑輪上引出的繩子股數(shù)），二是機(jī)械效率公式的應(yīng)用（η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{f{s}_{物}}{F{s}_{自由端}}$×100%=$\frac{f}{nF}$×100%）．