Question

3．如圖所示，木箱重1000N，當(dāng)它沿水平面運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小為600N，用滑輪組使木箱沿水平面以0.1m/s的速度勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)20s．若繩重、滑輪重及滑輪與繩之間的摩擦均可以忽略不計(jì)，則水平拉力F大小為200N．假設(shè)滑輪組的機(jī)械效率為80%，則拉力做功的功率為75W，若增大拉力F，則滑輪組的機(jī)械效率大于（選填“等于”、“大于”或“小于”）80%．

Answer 1

分析 （1）拉物體的力由三根繩子承擔(dān)，故拉力F=$\frac{1}{3}$f；
（2）由物體的速度和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間可由s=vt計(jì)算出物體移動(dòng)的距離，由承擔(dān)拉力的繩子股數(shù)可得出繩子頭移動(dòng)的距離s′；
利用W=fs計(jì)算有用功，再由機(jī)械效率的公式計(jì)算出總功，利用P=$\frac{W}{t}$計(jì)算功率；
（3）機(jī)械效率有用功與總功的比例．

解答 解：由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數(shù)n=3，
（1）則拉力F=$\frac{1}{3}$f=$\frac{1}{3}$×600N=200N；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，物體移動(dòng)的距離s=vt=0.1m/s×20s=2m，
繩子移動(dòng)的距離s′=3s=3×2m=6m，
若繩重、滑輪重及滑輪與繩之間的摩擦均可忽略不計(jì)時(shí)，拉力做的有用功，即W_有=Fs′=200N×6m=1200J，
如果滑輪組的機(jī)械效率為80%，則總功W_總=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{1200J}{80%}$=1500J，
此時(shí)的拉力的功率P′=$\frac{W}{t}$=$\frac{1500J}{20s}$=75W；
（3）由于增大拉力F時(shí)，所做有用功不變，總功變大，由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$可知機(jī)械效率變大．
故答案為：200；75；大于．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑輪組的功、功率的計(jì)算．由于本題中相同的物理量較多，要用不同的上標(biāo)表示清楚，并且要考慮理想情況和實(shí)際情況下的功率計(jì)算．