Question

6．如图所示，利用轻质滑轮组匀速拉动水平地面上重为300N的物体，在3s内拉着物体前进0.6m，拉力F的大小为30N，若物体和地面之间的摩擦力大小为45N，则A处的拉力大小是45N，拉力的功率是12W，滑轮组的机械效率为75%．

Answer 1

分析 （1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，知道物体和地面之间摩擦力的大小，从而可以计算出A处的拉力大小；
（2）已知拉力F大小、利用s=nh、v=$\frac{s}{t}$求出绳子自由端移动速度，根据P=Fv计算功率；
（3）本题中使用滑轮组水平拉动物体，拉力F所做的功为总功，克服物体摩擦力所做的功为有用功，从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则s=2s_物，可利用公式η=$\frac{f}{nF}$计算出滑轮组的机械效率．

解答 解：
（1）物体在水平地面上做匀速运动，则此时A处绳子的拉力与物体与地面之间的摩擦力是一对平衡力，
所以物体和地面之间摩擦力为f=45N，A处的拉力大小为：F_A=f=45N．
（2）绳子自由端移动距离：
s_绳=2s_物=2×0.6m=1.2m，
绳子自由端移动速度：
v_绳=$\frac{{s}_{绳}}{t}$=$\frac{1.2m}{3s}$=0.4m/s，
拉力功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=30N×0.4m/s=12W；
（3）从图可知，由2段绳子与动滑轮相连，则拉力端移动距离s=2s_物，
而F=30N，f=45N，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{f{s}_{物}}{F{s}_{绳}}$=$\frac{f{s}_{物}}{Fn{s}_{物}}$=$\frac{f}{nF}$×100%=$\frac{45N}{2×30N}$×100%=75%．
故答案为：45；12W；75%．

点评 对于滑轮组的拉力的计算，首先要看清滑轮组的克服物体的重力做功，还是克服摩擦力做功．①当克服重力做功时，绳子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_动） ②当克服摩擦力做功时，绳子自由端的拉力F=$\frac{1}{n}$f．