Question

20．如圖所示的裝置中，物體A重100N，物體B重10N，只在物體B的作用下，物體A在水平面能向右做勻速直線運動；如果在物體A上加一個水平向右的拉力F，可以拉著A向左做勻速直線運動，5s內可以使物體B勻速上升3m，則此水平拉力的功率為多少？（不計輪與軸之間的摩擦，不計滑輪及繩重）？

Answer 1

分析 由圖可知，滑輪組繩子的有效股數為3，繩端繩子的拉力G_B=10N．
（1）物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運動，A受到的摩擦力和掛鉤的拉力是一對平衡力，據此求出摩擦力的大小；
（2）拉動A向左運動，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、掛鉤的拉力三力平衡，根據力的平衡條件求出拉力的大��；
（3）根據s=nh求出物體A移動的距離，根據速度公式求出A運動的速度，根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出水平拉力的功率．

解答 解：由圖可知，n=3，F_拉=G_B=10N，
物體A在物體B的作用下向右做勻速直線運動時，水平方向受力分析如下圖所示：

由二力平衡條件可得：
f=F_拉=3G_B=3×10N=30N，
拉動A向左運動時，水平方向受力分析如下圖所示：

因摩擦力的大小只與接觸面的粗糙程度和壓力的大小有關，
所以，向左運動時，壓力和接觸面的粗糙程度不變，受到的摩擦力不變，
由力的平衡條件可得：
F=f+F_拉=30N+30N=60N，
由s=nh可得，物體B勻速上升3m時A移動的距離：
s_A=$\frac{{s}_{B}}{n}$=$\frac{3m}{3}$=1m，
物體A運動的速度：
v_A=$\frac{{s}_{A}}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s，
此水平拉力的功率：
P_A=$\frac{F{s}_{A}}{t}$=Fv_A=60N×0.2m/s=12W．
答：此水平拉力的功率為12W．

點評 本題考查了滑輪組拉力、功率的計算以及影響摩擦力大小因素的應用，明確滑輪組繩端的有效股數和做好受力分析是解題關鍵．