Question

一輛質(zhì)量為1200kg的汽車不慎陷入泥坑，用圖中所示的滑輪組將汽車拖出．已知整個(gè)過程中滑輪組最省力時(shí)，人所用的水平拉力F是500N，汽車5s沿水平方向勻速移動(dòng)4m，滑輪組機(jī)械效率是80%．（g取10N/kg）
（1）請(qǐng)你畫出使用滑輪組最省力時(shí)的繞繩．
（2）汽車在5s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？
（3）汽車受到的重力多大？
（4）如汽車輪胎與泥地總共的接觸面積是0.12m²，則汽車對(duì)泥地的壓強(qiáng)是多少？
（5）拉力F做的功的功率是多少？
（6）有用功是多少？

Answer 1

解：（1）滑輪組最省力的繩子繞法如圖所示，用三段繩子承擔(dān)阻力；

（2）汽車在5s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度是v==0.8m/s；
（3）汽車受到的重力 G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×10⁴N；
（4）對(duì)地面的壓力等于汽車的重力，即F_壓=G
汽車對(duì)泥地的壓強(qiáng)是p==1.0×10⁵Pa；
（5）拉力F端移動(dòng)的距離為s=3×4m=12m
拉力F做的總功為 W_總=Fs=500N×12m=6000J
拉力F做的功的功率是P==1200W；
（6）有用功是 W_有=W_總η=6000J×80%=4800J．
答：（1）如上圖所示；
（2）汽車在5s內(nèi)的運(yùn)動(dòng)速度是0.8m/s；
（3）汽車受到的重力是1.2×10⁴N；
（4）汽車對(duì)泥地的壓強(qiáng)是1×10⁵Pa；
（5）拉力F做的功的功率是1200W；
（6）所做的有用功是4800J．
分析：（1）滑輪組最省力，就是讓盡可能多的繩子段數(shù)來承擔(dān)阻力；
（2）知識(shí)汽車運(yùn)動(dòng)的路程與時(shí)間，利用公式v=可求出其運(yùn)動(dòng)速度；
（3）知道汽車的質(zhì)量，利用公式G=mg可求出汽車的重力；
（4）根據(jù)汽車自身的重力和汽車輪胎與地面的總接觸面積，代入壓強(qiáng)公式可直接求出汽車對(duì)泥地的壓強(qiáng)．
（5）求出拉力所做的總功，再代入功率公式P=即可求得功率的大�。�
（6）知道了總功和機(jī)械效率，再根據(jù)機(jī)械效率公式的變形，可求出有用功的大�。�
點(diǎn)評(píng)：本題考查學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)較多，有壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算、滑輪組的機(jī)械效率、功的計(jì)算、速度的公式、重力的公式以及滑輪組的組裝等，這都是重要的物理知識(shí)點(diǎn)，要求同學(xué)們必須掌握．