Question

6．如圖所示，用滑輪組拉著重600N的物體A沿水平方向勻速移動(dòng)，40s內(nèi)移動(dòng)了8m，拉力F所做的功為2400J．
（1）畫出A物體受到的所有的力的示意圖．
（2）求拉力F的大小和功率；
（3）若滑輪組的機(jī)械效率為90%，求動(dòng)滑輪的重力（不計(jì)繩重及繩子與滑輪間的摩擦）．

Answer 1

分析 （1）首先要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，然后按照畫圖的要求畫出各個(gè)力．
（2）根據(jù)滑輪組承擔(dān)摩擦力的繩子的段數(shù)得出繩端移動(dòng)的距離（s=nh）．又因拉力做功為已知，利用公式W=Fs的變形式F=$\frac{W}{s}$可求拉力；拉力的功率利用P=$\frac{W}{t}$求得；
（3）根據(jù)總功和機(jī)械效率計(jì)算出有用功，W_有用=ηW_總，然后計(jì)算出額外功，從而可以計(jì)算出動(dòng)滑輪的重力．

解答 解：（1）對(duì)A物體進(jìn)行受力分析可知，A物體在豎直方向上受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力的作用，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，大小為F_支=G=600N；在水平方向上受到水平向左的拉力和水平向右的摩擦力作用，這兩個(gè)力是一對(duì)平衡力，f=F拉=100N（見(jiàn)（2））．過(guò)A物體的重心，分別沿各力的方向畫一條有向線段即可，如圖所示：

（2）①由圖可知n=3，物體沿水平方向移動(dòng)8m；
所以，拉力作用點(diǎn)移動(dòng)距離s=nh=3×8m=24m；
由W=Fs得，拉力：
F=$\frac{W}{s}$=$\frac{2400J}{24m}$=100N；
功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2400J}{40s}$=60W．
（2）由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$得有用功：
W_有用=ηW_總=90%×2400J=2160J，
則額外功：W_額=W_總-W_有用=2400J-2160J=240J
因?yàn)閃_額=G_動(dòng)h，
故G_動(dòng)=$\frac{{W}_{額}}{h}$=$\frac{240J}{8m}$=30N
答：（1）受力示意圖見(jiàn)解答；
（2）拉力F的大小為100N，功率為60W；
（3）若滑輪組的機(jī)械效率為90%，動(dòng)滑輪的重力為30N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查力的示意圖的畫法、功的計(jì)算、功率的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算，知識(shí)點(diǎn)多，注意計(jì)算題的格式和單位的統(tǒng)一，屬于較難的題．