Question

16．如圖所示，一重為750N，密度為5×10³kg/m³的金屬塊A沉在水中的斜面上，在沿斜面向上的拉力F作用下，物塊A以0.2m/s的速度沿斜面勻速上升，斜面的傾角α=30°，此時斜面的效率為75%，若不計水的阻力，g=10N/kg，求：
（1）拉力F的功率
（2）物塊A受到的摩擦力．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)重力公式求出金屬塊的質(zhì)量，根據(jù)密度公式求出其體積即為排開水的體積，根據(jù)阿基米德原理求出受到的浮力；根據(jù)斜面的機械效率可知，不用斜面做功與用斜面做功的比值為75%，根據(jù)W=Gh求出不用斜面做功；根據(jù)三角函數(shù)得出h和s的關(guān)系，利用斜面的效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}=\frac{Gh}{Fs}$即可求出拉力F的，根據(jù)P=Fv即可求出拉力F的功率．
（2）對物體受力分析可知，重力減掉浮力的正弦值與拉力是一對平衡力，兩者力的大小相等．

解答 解：金屬塊的質(zhì)量為：m=$\frac{G}{g}=\frac{750}{10}$=75kg，
金屬塊的體積為：V=$\frac{m}{ρ}=\frac{75}{5×1{0}^{3}}$=1.5×10^-2m³，
受到的浮力為：F_浮=ρ_水gV=1.0×10³kg/m³×10N/kg×1.5×10^-2m³=150N，
斜面效率為75% 則不用斜面做功與用斜面做功的比值為75%，
不用斜面做功為：W_有=Fh=（G-F_浮）h=600h，
用斜面做功W_總=F_拉s，斜坡傾角為30度，則有：sin30°=$\frac{h}{s}$=0.5，$\frac{600h}{{F}_{拉}s}$=0.75，
解得：F_拉=400N；
在沿坡向上的拉力F作用下，物塊A以0.2m/s的速度沿斜坡勻速向上升所以拉力功率為：
P=Fv=400N×0.2m/s=80W；
沿斜面受力分析可知，

F=f+（G-F_浮）sin30°
f=F_拉-Gsin30°=400N-（750N-150N）×0.5=100N．
答：（1）拉力F的功率為80W
（2）物塊A受到的摩擦力為100N

點評 本題考查了功、功率、浮力、摩擦力的計算，關(guān)鍵是公式和二力平衡條件的應(yīng)用，根據(jù)效率公式得出拉力的大小和分清有用功、總功是解決本題的關(guān)鍵．