Question

3．如圖所示，物體A在水平拉力F的作用下，以0.2m/s的速度勻速前進(jìn)了1m，物體A所受的阻力為自身重的0.1倍，此時測力計a的示數(shù)為120N，測力計b的示數(shù)為50N．根據(jù)已知的條件，你都能求出哪些物理量呢？

Answer 1

分析 （1）由b的示數(shù)可以求得繩子自由端拉力F；
（2）由a的示數(shù)可求得A受到的拉力、摩擦力和物體A的重力；
（3）根據(jù)速度公式可計算拉物體運動的時間，根據(jù)s=ns_物可計算繩子自由端通過距離；
（4）可由W_有=fs物計算有用功，由W_總=Fs計算總功；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$可計算滑輪組的機(jī)械效率；
（5）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可計算拉力的功率．

解答 解：由圖滑輪組通過動滑輪繩子的段數(shù)n=3．物體A做水平方向的勻速直線運動，
（1）滑輪上每段繩子的拉力都是相等的，所以繩子自由端拉力：F=F_b=50N；
（2）A水平方向受到的拉力和摩擦力是一對平衡力，
所以F_a=F_拉=f=120N，
物體A所受的阻力為自身重的0.1倍，即f=0.1G，所以G=$\frac{f}{0.1}$=$\frac{120N}{0.1}$=1200N；
（3）根據(jù)v=$\frac{s}{t}$，拉物體運動的時間t=$\frac{{s}_{物}}{{v}_{物}}$=$\frac{1m}{0.2m/s}$=5s；
繩子自由端通過距離：s=ns_物=3×1m=3m；
繩子自由端的速度：v=nv_物=3×0.2m/s=0.6m/s；
（4）拉物體所做的有用功：W_有=fs_物=120N×1m=120J；
總功；W_總=Fs=50N×3m=150J；
滑輪組的機(jī)械效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{120J}{150J}$×100%=80%；
（5）繩子自由端拉力的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{150J}{5s}$=30W．
答：能求出的物理量有：繩子自由端拉力為50N；物體受摩擦力為120N；物體A重力為1200N；拉物體運動時間為5s；繩子自由端通過距離3m，速度為0.6m/s；有用功120J；總功150J；機(jī)械效率80%；繩子自由端拉力的功率為30W．

點評 本題是一道開放題，考查了平衡力、速度、對滑輪組的認(rèn)識及其相關(guān)計算等，關(guān)鍵是掌握基礎(chǔ)知識，熟練運用公式．