Question

10．已知木箱的質(zhì)量m=40kg，g取10N/kg

（1）木箱平放在水平地面上，如圖甲圖所示，求出木箱的重力：
（2）請在圖乙中畫出木箱放在水平地面時的受力示意圖（以圓點代表木箱）
（3）把木箱放在斜面上，人對木箱施加75N的拉力，10s內(nèi)使木箱沿著斜面從底端勻速運動到5m長的斜面頂端，斜面高0.5m（如圖丙）．
求：①拉力做功的功率；②斜面的機械效率；③木箱運動過程中受到的摩擦力．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg求出木箱受的重力；
（2）木箱靜止在水平桌面上，受到重力G和支持力F，作用點在重心，重力的方向是豎直向下的，支持力的方向是豎直向上；
（3）①利用W=Fs求出總功，知道時間，利用P=$\frac{W}{t}$求拉力做功的功率；
②利用W=Gh求出有用功，再利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求出斜面的機械效率；
③根據(jù)W_總=W_有用+W_額求出克服摩擦力做的額外功，再根據(jù)W=fs求出摩擦力．

解答 解：
（1）木箱受到的重力：
G=mg=40kg×10N/kg=400N；
（2）木箱受到兩個力：重力G和支持力F，二力為一對平衡力，大小相等F=G=400N，方向相反，如圖所示：

（3）①總功W_總=Fs=75N×5m=375J，
拉力做功功率：
P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{375J}{10s}$-37.5W；
②有用功W_有用=Gh=400N×0.5m=200J，
斜面的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{200J}{375J}$×100%≈53.3%；
③因為W_總=W_有用+W_額，
所以克服摩擦力做的額外功：
W_額=W_總-W_有用=375J-200J=175J，
因為W_額=fs，
所以木箱所受的摩擦力：
f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{175J}{5m}$=35N．
答：（1）木箱的重力為400N：
（2）如上圖所示；
（3）①拉力做功的功率為37.5W；②斜面的機械效率為53.3%；③木箱運動過程中受到的摩擦力為35N．

點評 本題考查了利用斜面有用功、總功、額外功、機械效率的計算以及力的示意圖的畫法，知道額外功等于克服阻力做的功是本題的關(guān)鍵．