Question

11．如圖所示，重為30N的物體A在力的作用下，以10cm/s的速度在水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是4N．若此裝置的機(jī)械效率為80%，求：
（1）拉力F的大��；
（2）拉力F每分鐘做功多少焦？

Answer 1

分析 （1）由圖知，這是一個(gè)動(dòng)滑輪，物體A做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體受到的拉力F就是彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)，計(jì)算物體在60s內(nèi)行駛的距離s，則繩子自由端下移的距離為0.5s，拉力F的做的功為有用功，繩子自由端拉力F做的功為總功，分別求出有用功和總功，根據(jù)機(jī)械效率求出F；
（2）根據(jù)功率的另一種表達(dá)式求出F做功的功率，然后利用W=Pt得出答案．

解答 解：由題知：v_A=0.1m/s，F(xiàn)_A=4N，η=80%
（1）物體A在1s內(nèi)移動(dòng)的距離為s_A=v_At=0.1m/s×1s=0.1m
繩子自由端移動(dòng)的距離為s=0.5s_A=0.05m
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{F}_{A}{S}_{A}}{FS}$得：
F=$\frac{2{F}_{A}}{η}$=$\frac{2×4N}{80%}$=10N
（2）當(dāng)物體A以0.1m/s的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，繩子自由端以0.05m/s的速度運(yùn)動(dòng)，
所以P=Fv=10N×0.05m/s=0.5W；
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$得物體在每分鐘做的功為：
W=Pt=0.5W×60s=30J．
答：（1）拉力F的大小為10N；
（2）拉力F每分鐘做功30J．

點(diǎn)評(píng) 此題中需明確什么力做有用功，什么力做總功，物體移動(dòng)距離、速度與繩子自由端移動(dòng)距離、速度間的關(guān)系．這是解題的關(guān)鍵與是難點(diǎn)．運(yùn)動(dòng)時(shí)間可以設(shè)出來(lái)，不影響結(jié)果．