Question

2．用如圖所示的滑輪組在水平地面上移動一個重箱子．如果箱子A的重量為1200N，在繩端沿水平方向用大小為100N的拉力F使箱子以0.1m/s的速度勻速向左運動，在不計滑輪和繩的重量、以及滑輪與繩之間的摩擦?xí)r，請你確定物體A受到地面對它的摩擦力的大小是300N，方向向右 （選填“左”或“右”）．假如物體A所受的摩擦力保持不變，而滑輪組的機(jī)械效率為80%，那么小明拉動物體A仍以0.1m/s 的速度做勻速直線運動，所需實際拉力為125N，在5s內(nèi)拉力所做的功是187.5J．

Answer 1

分析 （1）要解決此題需要掌握滑輪組的特點，要注意在此題中滑輪組承擔(dān)的不是物體的重力，而是物體與地面之間的摩擦力．
根據(jù)題意：繩端拉力與摩擦力之間的關(guān)系為F=$\frac{1}{3}$f；摩擦力的方向與物體A運動的方向相反；
繩子自由端移動的距離s與物體移動的距離s′的關(guān)系為s=3s′．
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$求出物體A移動的距離，利用s_繩=3s_物求出繩端移動的距離，利用W_有=fs求出有用功，再利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%可求出拉力做的總功，最后利用W=Fs求出拉力大�。�

解答 解：（1）由圖可知：滑輪組上繩子的有效股數(shù)n=3，
所以物體A與地面間的摩擦力：
f=nF=3×1000N=300N；
物體A向左運動，則受到地面的摩擦力方向向右；
（2）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，物體A移動的距離：
s=vt=0.1m/s×5s=0.5m，
繩端移動的距離s′=3s=3×0.5m=1.5m，
在5s內(nèi)有用功：
W_有=fs=300N×0.5m=150J，
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%可得，拉力做的總功：
W_總=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{150J}{80%}$=187.5J，
由W=Fs可得，拉力：
F′=$\frac{{W}_{總}}{s′}$=$\frac{187.5J}{1.5m}$=125N．
故答案為：300；右；125；187.5．

點評 本題考查了做功公式、速度公式、功率公式、機(jī)械效率公式等的靈活運用，確定滑輪組繩子的有效股數(shù)，并明確有用功是解題的關(guān)鍵．