Question

【題目】如圖所示，是一輛汽車(chē)通過(guò)滑輪組將深井中的物體勻速拉至井口的裝置圖．已知井深15m，物體重G=6×103N，汽車(chē)重G車(chē)=3×104N，汽車(chē)勻速直線行駛拉繩子的力F=2.4×103N，若汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的速度為3m/s，汽車(chē)受到的阻力為車(chē)重的0.1倍，求：
（1）將物體從井底拉至井口的過(guò)程中，汽車(chē)?yán)�繩子的拉力對(duì)滑輪組做了多少功？滑輪組的機(jī)械效率為多少？（保留一位小數(shù)）
（2）汽車(chē)牽引力為多少？牽引力的功率為多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖知n=3，則拉力端移動(dòng)距離s=3h=3×15m=45m，

汽車(chē)?yán)�繩子的拉力對(duì)滑輪組做的功：

W=Fs=2.4×103N×45m=1.08×105J；

滑輪組的機(jī)械效率：

η= = = = = ×100%≈83.3%；

答：將物體從井底拉至井口的過(guò)程中，汽車(chē)?yán)�繩子的拉力對(duì)滑輪組做了1.08×105J的功；滑輪組的機(jī)械效率為83.3%；

（2）解：汽車(chē)受向右的牽引力、向左的摩擦力和向左的繩子拉力，

根據(jù)力的平衡條件可得，汽車(chē)受到的牽引力：

F牽=F+f=F+0.1G車(chē)=2.4×103N+0.1×3×104N=5.4×103N，

牽引力的功率：

P= = =F牽v=5.4×103N×3m/s=1.62×104W．

答：汽車(chē)牽引力為5.4×103N；牽引力的功率為1.62×104W．

【解析】由圖可知，承擔(dān)貨物重的繩子股數(shù)n=3，設(shè)提升物體的高度為h，則繩子自由端移動(dòng)的距離s=3h；（1）知道拉力大小，利用W=Fs汽車(chē)?yán)�繩子的拉力對(duì)滑輪組做的功；利用η= = = = 求滑輪組的機(jī)械效率；（2）牽引力的大小等于繩子拉力加上阻力，利用P= = =Fv計(jì)算牽引力的功率．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了功的計(jì)算和滑輪（組）的機(jī)械效率的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m；關(guān)于滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算：W有用 = G·h；W總 = F·s； s = n·h （1）η=W有用 / W總 （2)η= W有用 / W總 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF)才能正確解答此題．