Question

2．如圖所示，質(zhì)量為2kg的物體A在拉力F作用下，以0.4m/s的速度在水平桌面上做勻速直線運動，彈簧測力計的示數(shù)為6N，不計較滑輪和輪重，及它們的摩擦力，拉力F在10s內(nèi)所做的功為24J，如果滑輪的機械效率為80%，拉力F的大小為15N．

Answer 1

分析 （1）如圖所示，A受到的拉力等于彈簧測力計的示數(shù)，由于物體A做勻速直線運動，物體受到摩擦力大小等于A受到的拉力．不計較滑輪和輪重，及它們的摩擦力，作用在動滑輪軸上的拉力等于A受到摩擦力的2倍，利用s=vt 求出10s物體移動的距離，根據(jù)動滑輪的特點求出10s拉力F移動距離，利用W=Fs求拉力做的功；
（2）克服摩擦做的功為有用功W_有用=fs_物，拉力做的總功W_總=Fs=F×$\frac{1}{2}$s_物，知道機械效率，利用效率公式求拉力大小．

解答 解：
（1）結合圖示可知，物體A受到的拉力F_拉=F_示=6N，
因為物體A做勻速直線運動，
所以物體A受到的摩擦力：f=F_拉=6N；
不計較滑輪重以及它們的摩擦力，作用在動滑輪軸上的拉力：F=2f=2×6N=12N，
10s物體移動的距離：
s_物=v_物t=0.4m/s×10s=4m，
因拉力作用在動滑輪軸上，費一倍的力，省一半的距離，則10s力F移動的距離：
s=$\frac{1}{2}$s_物=$\frac{1}{2}$×4m=2m，
拉力F在10s內(nèi)所做的功：
W=Fs=12N×2m=24J；
（2）克服地面摩擦力做的功為有用功，即W_有用=fs_物，
拉力做的總功：W_總=Fs=F×$\frac{1}{2}$s_物，
則動滑輪的機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{f{s}_{物}}{F×\frac{1}{2}{s}_{物}}$=$\frac{2f}{F}$，
所以，此時的拉力：F′=$\frac{2f}{η}$=$\frac{2×6N}{80%}$=15N．
故答案為：24J；15N．

點評 本題考查了使用動滑輪拉力的計算、功的計算，機械效率計算，解題時可把此圖旋轉90度，變成我們比較熟悉的水平方向分析計算．