Question

16．如圖所示，要把一個質(zhì)量是450kg的貴重物品A沿水平地面移動100m，為保護(hù)該物品，工人把它放在一個質(zhì)量是50kg的木板B上，然后用了F=400N的水平拉力將木板B沿直線勻速拉動，10秒后到達(dá)終點．（提示：滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比） 
（1）在勻速拉動B的過程中，A、B之間的摩擦力是多少？
（2）計算拉力F做的總功是多少焦耳？
（3）拉力F的功率是多少瓦特？
（4）在拉力F做功的過程中，機械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）兩個物體必須滿足以下三點才會產(chǎn)生摩擦力：①相互接觸、擠壓；②接觸面粗糙；③發(fā)生相對運動或具有相對運動的趨勢．
因為本題中物體A、B一起做勻速直線運動，沒有相對運動趨勢，所以它們之間不滿足產(chǎn)生摩擦力的條件；
（2）知道拉力F和再拉力方向上移動的距離s，利用公式W=Fs即可求出拉力所做的；
（3）知道拉力做的總功和時間，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出拉力F功率；
（4）根據(jù)“滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比”這個關(guān)鍵條件可判斷出摩擦力和壓力（即對應(yīng)的物塊重）之間的比例關(guān)系，
拉動物體A做的功是有用功，因此克服由物體A的重力產(chǎn)生的摩擦力所做的功是有用功，
拉動物體A時，同時也拉動了物體B，因此克服由A、B的總重產(chǎn)生的摩擦力所做的功是總功，
根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%即可求出機械效率．

解答 解：（1）因為勻速直線拉動木板B，所以A、B物體相對靜止，
即A與B物體沒有發(fā)生相對滑動或相對運動的趨勢，故A、B之間的摩擦力是f=0N．
（2）拉力F做的總功W_總=Fs=400N×100m=4×10⁴J．
（3）拉力F的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{4×1{0}^{4}J}{10s}$=4×10³W．
（4）因為滑動摩擦力的大小與壓力的大小成正比，且在水平面時F_壓=G，
所以$\frac{{f}_{A}}{f}$=$\frac{{G}_{A}}{G}$=$\frac{{G}_{A}}{{G}_{A}+{G}_{B}}$=$\frac{{m}_{A}}{{m}_{A}+{m}_{B}}$=$\frac{450kg}{450kg+50kg}$=0.9，
拉力F做的有用功W_有=F_As=f_As，總功W_總=Fs=fs，
則機械效率η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{f}_{A}s}{fs}$×100%=$\frac{{f}_{A}}{f}$×100%=90%．
答：（1）在勻速拉動B的過程中，A、B之間的摩擦力是0N；
（2）計算拉力F做的總功是4×10⁴J；
（3）拉力F的功率是4×10³W；
（4）在拉力F做功的過程中，機械效率是90%．

點評 本題涉及到的知識點較多，具有一定的綜合性，在求解第（1）問時，將兩個物體作為一個整體進(jìn)行受力分析比較關(guān)鍵，要注意兩物體共同的運動狀態(tài)；
第（4）問也有一定的難度，難點在于不明確有用功和總功所指的是哪一部分，此外，對已知條件的準(zhǔn)確把握也是解題的關(guān)鍵所在．