Question

4．如圖所示，重100N的物體A在拉力F的作用下以1m/s的速度在水平面上勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)了2s，該裝置的機(jī)械效率為80%．上述過(guò)程中（　�。�

• A． 墻面受到繩子對(duì)它的拉力為25N
• B． 拉力F做功的功率為50W
• C． 拉力F移動(dòng)的距離為4m
• D． 彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物塊A所做的功為40J

Answer 1

分析 （1）利用速度公式求物體A在2s內(nèi)移動(dòng)的距離，拉力端移動(dòng)的距離物體移動(dòng)距離的$\frac{1}{2}$；
（2）利用P=Fv求拉力F做功功率；
（3）該裝置的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{f}_{A}{s}_{A}}{Fs}$，據(jù)此求物體A受到的摩擦力，由于物體A做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)A的拉力等于摩擦力，再利用W=Fs求彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物塊A所做的功；
（4）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于物體受到的拉力，墻面受到繩子對(duì)它的拉力等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)．

解答 解：
由題和圖示可知：v_A=1m/s，t=2s，F(xiàn)=50N，η=80%；
（1）物體A在2s內(nèi)移動(dòng)的距離為s_A=v_At=1m/s×2s=2m，
由于拉力F通過(guò)定滑輪作用在動(dòng)滑輪的軸上，
所以，該動(dòng)滑輪費(fèi)力但省一半的距離，則拉力F移動(dòng)的距離為s=$\frac{1}{2}$s_A=$\frac{1}{2}$×2m=1m，故C錯(cuò)誤；
（2）拉力端移動(dòng)的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1m}{2s}$=0.5m/s，
拉力F做功的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=50N×0.5m/s=25W，故B錯(cuò)誤；
（3）該裝置的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{f}_{A}{s}_{A}}{Fs}$=$\frac{{f}_{A}×2m}{50N×1m}$=80%，
解得物體A受到的摩擦力：f_A=20N，
因?yàn)槲矬wA做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，
所以彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物塊A的拉力：F_拉=f_A=20N，
彈簧測(cè)力計(jì)對(duì)物塊A所做的功：W=F_拉s_A=20N×2m=40J，故D正確；
（4）彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F_示=f_A=20N，
墻面受到繩子對(duì)它的拉力等于彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，大小等于20N，故A錯(cuò)誤．
故選D．

點(diǎn)評(píng) 此題中需明確什么力做有用功，什么力做總功，物體移動(dòng)距離、速度與繩子自由端移動(dòng)距離、速度間的關(guān)系，這是解題的關(guān)鍵也是難點(diǎn)．