如图所示,重为50N的物体A在拉力F作用下沿水平面做匀速直线运动.已知滑轮组机械效率为80%,物体运动的速度为1m/s,下列分析计算正确的是( )
分析:
根据物体运动状态求出物体受到的合力;
根据效率公式求出摩擦力;
由功率公式求出拉力的功率;
由功的计算公式求出有用功.
解答:
A、物体做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知,物体所受合力为零,故A错误;
B、由图示可知,滑轮组承重绳子的有效股数:n=3,克服摩擦力做的功为有用功,效率:η=$\frac {W_有}{W_总}$×100%=$\frac {fs}{Fns}$×100=$\frac {f}{nF}$×100%,则f=nηF=3×80%×5N=12N,故B正确;
C、拉力的功率P=$\frac {W}{t}$=$\frac {Fs}{t}$=$\frac {Fns_物体}{t}$=nFv_物体=3×5N×1m/s=15W,故C错误;
D、在10s内机械所做的有用功W=fs=fvt=12N×1m/s×10s=120J,故D错误;
故选B.
点评:
此题主要考查的是学生对机械效率计算公式及其变形公式的理解和掌握,知道克服物体摩擦力做的功为有用功是解决此题的关键.
如图所示,一根不可伸长的轻细绳绕过滑轮,一端固定在墙壁上,另一端固定在物体上,绳与水平面平行,物体A重150N,与水平面的滑动摩擦力是45N,在水平拉力F的作用下,物体沿水平直线匀速前进2m,若不计滑轮的摩擦和质量,则拉力F的大小是多少?F做的功是多少?
分析:
由图可知,使用的是动滑轮,则F=2f据此即可求得拉力;[br]物体沿水平直线匀速前进2m,则拉力F移动了1m.然后根据W=Fs求得F做的功.
解答:
点评:
此题的综合性较强,有二力平衡条件的应用,动滑轮及其工作特点,功的计算,本题难度不大,是一道基础题.
爸爸想移动一个重箱子,小鹏帮助爸爸采用了如图所示的装置,如果箱子重为1200N,所用水平拉力F为1000N,箱子以0.1m/s的速度做匀速直线运动,若滑轮组的机械效率为90%,则在5s内拉力F所做的功是J,箱子与水平地面之间的摩擦力为N.
分析:
知道箱子的运动速度和运动时间,利用速度公式求箱子运动的距离s;由滑轮组的结构可以得出拉力F移动的距离s′=3s;又知道拉力大小,利用W_总=Fs′求拉力F所做的功(总功);知道滑轮组的机械效率,利用机械效率的公式求有用功(克服箱子与地面之间的摩擦做的功),再根据W_有=fs求箱子与水平地面之间的摩擦力.
解答:
解:箱子运动的距离:
s=vt=0.1m/s×5s=0.5m;
由图知,拉力F移动的距离:
s′=3s=3×0.5m=1.5m,
拉力F所做的总功:
W_总=Fs′=1000N×1.5m=1500J,
∵η=$\frac {W_有}{W_总}$,
∴克服箱子与地面之间的摩擦做的有用功:
W_有=fs=η×W_总=90%×1500J=1350J,
∴箱子与水平地面之间的摩擦力:
f=$\frac {W_有}{s}$=2700N.
故答案为:1500,2700.
点评:
本题考查了学生对有用功、额外功、总功、机械效率的了解与掌握,能确定克服箱子与地面之间的摩擦做的功为有用功是本题的关键.
如图所示,物体A以2cm/s的速度,在水平地面上做匀速直线运动,此时弹簧测力计的示数为3N,水平拉力F=N,物体A受到的摩擦力f=N,2s内拉力F做功W=J(保留两位小数).(滑轮、弹簧测力计的重力以及滑轮与绳的摩擦不计)
分析:
(1)根据拉力F与弹簧测力计的示数相等可求出拉力大小;
(2)知道拉力F大小,根据动滑轮省一半力,可求出物体A受到的摩擦力;
(3)因为动滑轮省一半力,但要多移动一半的距离,所以绳子自由端运动的速度是物体A运动速度的2倍.由绳子自由端运动的速度和时间、拉力大小根据W=Fs可求出拉力所做的功.
解答:
解:(1)水平拉力F与弹簧测力计的示数相等,则拉力F=3N.
(2)动滑轮省一半力,拉力F是摩擦力的一半,
摩擦力f=2F=2×3N=6N.
(3)∵v=$\frac {s}{t}$,
∴物体A的路程:
s_A=vt=2cm/s×2s=4cm,
绳子自由端移动的距离:
s=2s_A=2×4cm=8cm=0.08m,
拉力做的功W=Fs=3N×0.08m=0.24J;
拉力所做的功为:W=Fs=3N×0.08m=0.24J,
故答案为:3;6;0.24.
点评:
本题涉及到了功率的计算和滑轮组的有关内容,属于基本内容.解题时要注意滑轮组中绳子上的力与滑轮上力的关系,绳子自由端移动的距离与物体移动距离的关系.
如图所示,不计滑轮轴摩擦,用F=5N的水平拉力拉着物体A以0.2m/s的速度在水平板面上匀速前进,物体A受到滑动摩擦力的大小为2N.计时开始时,物体AB相距1.6m.经过2s的时间,滑轮对物体B做功J.(保留一位小数)
分析:
先确定滑轮对物体B的拉力大小,如何根据动滑轮的使用确定物体B移动的距离,即可根据W=Fs求滑轮对物体B做功.
解答:
解:物体A以0.2m/s的速度在水平板面上匀速前进,则经过2s的时间,物体A移动的距离:S_A=0.2m/s×2s=0.4m;
则物体B移动的距离为S_B=2S_A=2×0.4m=0.8m;
物体A在水平方向上,受向左的拉力F、向右的摩擦力和两股绳子拉力,因为在水平板面上匀速前进,
所以F=2F′+f,
则:F′=$\frac {1}{2}$(F-f)=$\frac {1}{2}$(5N-2N)=1.5N,
所以滑轮对物体B做功:W=F′S=1.5N×0.8m=1.2J.
故答案为:1.2.
点评:
本题考查了使用滑轮组拉力的计算、功的计算,确定n的大小(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是本题的关键.
如图所示,一个水平向左的拉力F=6N使物体在水平面上向左匀速前进2m,则拉力做功J,地面对物体的摩擦力为N.(不计绳重及滑轮摩擦)
分析:
首先确定滑轮组由三段绳子与动滑轮相连,n=3,根据自由端移动的距离等于物体移动距离的三倍求出自由端移动的距离,然后根据W=FS求出拉力做的功;
由于不计绳和滑轮的重力以及滑轮轴承和滑轮与绳子之间的摩擦力,则F=$\frac {1}{3}$f,据此物物体受到的摩擦力.
解答:
解:自由端F移动的距离:S=3×2m=6m;则拉力做功:W=FS=6N×6m=36J;
地面对物体的摩擦力:f=3F=3×6N=18N.
故答案为:36;18.
点评:
本题考查了使用滑轮组拉力的计算、功率的计算,因为是水平使用滑轮组,克服摩擦做的功是有用功,确定n的大小(直接从动滑轮上引出的绳子股数)是本题的关键.
用如图所示的装置来匀速拉动重为1500N的物体A,使之通过10m路程,拉力为100N,滑轮组自重及摩擦不计,则拉力F做功为J,重物与水平地面间的摩擦力f为N.
分析:
已知动滑轮上的力F$_1$=100N,作用在物体上的拉力F=3F$_1$,又知道拉力方向上移动的距离,利用公式W=FS即可求出拉力所做的功;根据二力平衡的知识可以求出摩擦力的大小.
解答:
解:由W=FS得,W=3×100N×10m=3000J;
因为物体匀速运动,所以水平向右的力等于水平向左的力,即:f=3F$_1$=3×100N=300N.
故答案为:3000J,300N.
点评:
会判断物体是否受力平衡,会运用功的公式计算做功的多少.