Question

7．如圖（甲）所示，重為16N的物體A在拉力F的作用下，5s內(nèi)勻速運動了0.5m，拉力F做的功隨時間變化的圖象如圖（乙）所示，一直動滑輪重0.5N，物體A在水平桌面上運動時間受到的摩擦阻力f為物重G的0.25倍．
求：（1）拉力F的功率；
    （2）拉力F的大��；
    （3）滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）由拉力所做的功和對應(yīng)時間圖象，利用P=$\frac{W}{t}$得到拉力的功率；
（2）由圖知，克服摩擦的繩子有兩股，已知物體運動的距離，可以得到繩子拉下的長度；已知拉力做的功和繩子拉下的長度，可以得到拉力的大��；
（3）使用滑輪組的目的是拉動物體，所以物體克服摩擦做的功是有用功；作用在繩子末端的拉力做的是總功，兩者之差是滑輪組的額外功；已知動滑輪重和上升高度，可以得到對動滑輪做的功；利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$求出機械效率．

解答 解：（1）由圖乙可知，5s內(nèi)拉力F做的功為2.5J，
拉力的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.5J}{5s}$=0.5W；
（2）繩子拉下的長度為s=2h=2×0.5m=1m，
作用在繩子上的拉力為F=$\frac{W}{s}$=$\frac{2.5J}{1m}$=2.5N；
（3）有用功為W_有=fs=0.25Gs=0.25×16 N×0.5m=2J；
由圖知W_總=2.5J，
則滑輪組的機械效率為η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{2J}{2.5J}$=80%．
答：（1）拉力的功率為0.5W；
（2）拉力為2.5N；
（3）滑輪組的機械效率為80%．

點評 在解決滑輪組機械效率問題時，首先清楚使用滑輪組的目的--確定有用功；然后明確拉力的大小--確定總功．明白這兩點，機械效率問題一般就不難解決了．