Question

13．如圖甲所示，汽車以2米/秒的恒定速度向右運動，圖乙所示此過程中汽車輸出功率P隨時間t的變化關(guān)系，汽車所受摩擦阻力不計，繩重/滑輪重和滑輪的摩擦不計（g取10N/kg），請計算：
（1）從汽車開始拉物體到圓柱形物體上表面剛好接觸水面，這一過程中汽車的牽引力是多少？
（2）圓柱形物體完全浸沒在水中時，所受的浮力是多少？
（3）若在某次起吊過程中，發(fā)現(xiàn)輪胎因所受地面摩擦力太小而打滑，則下列應(yīng)對措施中不可行的是D
A．在路面上鋪上煤渣
B．給輪胎裝上防滑鏈
C．在車廂內(nèi)放上重物
D．把圖中的定滑輪用一個動滑輪替代．

Answer 1

分析 （1）從圖象可知，圓柱形物體全部浸沒在水中時汽車的輸出功率和速度，利用P=Fv求汽車牽引力；
（2）根據(jù)圖象讀出圓柱形物體浸沒水中和全部離開水面時的汽車的輸出功率，根據(jù)v_繩=v_車求出繩子移動的速度，再根據(jù)P=Fv求出在水中和空氣中繩子的拉力，進一步求出圓柱形物體在水中受到的拉力和圓柱形物體的重力，根據(jù)稱重法求出物體浸沒在水中時所受的浮力；
（3）增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力；在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．

解答 解：
（1）從圖象可知，圓柱形物體全部浸沒在水中時，汽車的輸出功率P=4000W，v=2m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得汽車牽引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4000W}{2m/s}$=2000N；
（2）從圖象可知，圓柱形物體全部浸沒在水中時，汽車的輸出功率P=4000W，
由甲圖可知，繩子的有效股數(shù)為n=2，
則繩端移動的速度v_繩=v_車=0.2m/s，
由P=Fv得此時的拉力：
F=$\frac{P}{{v}_{繩}}$=$\frac{4000W}{2m/s}$=2000N，
繩子對物體的拉力F_拉=2F=2×2000N=4000N；
又從圖象可知，圓柱形物體全部離開水面時，汽車的輸出功率P′=6000W；
此時繩子的拉力F′=$\frac{P′}{{v}_{繩}}$=$\frac{6000W}{2m/s}$=3000N；
圓柱形物體的重力G=2F′=2×3000N=6000N，
所以圓柱形物體完全浸沒在水中所受的浮力：
F_浮=G-F_拉=6000N-4000N=2000N；
（3）A、在路面上鋪上煤渣，可以在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度來增大汽車車輪和地面的摩擦力，防止打滑．故A可行；
B、給輪胎裝上防滑鏈，可以在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度來增大汽車車輪和冰路面的摩擦力，防止打滑．故B可行；
C、在車箱里裝些重物，在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力，防止車輛打滑，故C可行；
D、把圖中的定滑輪用一個動滑輪替代，不能改變力的方向，也不能增大車與地面的摩擦力，故D不可行．
故答案為：（1）從汽車開始拉物體到圓柱形物體上表面剛好接觸水面，這一過程中汽車的牽引力是2000N；
（2）圓柱形物體完全浸沒在水中時，所受的浮力是2000N；
（3）D．

點評 本題考查了使用滑輪組時拉力、功率、浮力的計算以及增大減小摩擦力的方法，能從圖象中得出相關(guān)信息是關(guān)鍵．