小熊在课外实践活动中,用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面

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  • 难度: 使用次数:28 入库时间:2018-10-27

    小熊在课外实践活动中,用如图甲所示的滑轮组匀速拉动放在树下一水平面上的不同物体,物体受到的摩擦力从100N开始逐渐增加,每次物体被拉动的距离均为1m。根据测量结果画出了该滑轮组机械效率与物体受到摩擦力大小变化的关系图象,如图乙所示。若不计绳重和绳与滑轮间的摩擦,求:

    1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100N时,滑轮组机械效率是多大?

    2)当滑轮组的机械效率为75%,物体以0.1m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率是多大?

    3)当物体与地面的摩擦力为1500N时,体重为500N的小熊竖直向下拉绳,还能用此滑轮组拉动物体吗?用计算结果说明。

    答案


    1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100N时,滑轮组机械效率是50%

    2)当f1=100N时,η1=50%

    通过滑轮组拉动水平面上的物体,则有用功:W有用1=f1s

    由题知,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,则额外功:W额外=Gs

    则总功:W1=W有用1+W额外=f1s+Gs

    所以,η1=====50%

    解得动滑轮重:G=100N

    η2=75%时,不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,此时滑轮组的机械效率:

    η2=====75%

    解得此时的摩擦力:f2=300N

    则滑轮组的有用功率:

    P===f2v=300N×0.1m/s=30W

    3)由图可知,n=3

    不计绳重及绳与滑轮间的摩擦,当f3=1500N时,拉动物体需要的拉力:

    F3=f3+G=1500N+100N)≈533N

    小熊的重力为500N,根据力的作用是相互的,所以小熊给绳子的最大拉力等于其重力为500N,小于533N,故不能用此滑轮组拉动物体。

    答:(1)由图乙可知,当物体受到的摩擦力为100N时,滑轮组机械效率是50%

    2)当滑轮组的机械效率为75%,物体以0.1m/s的速度匀速运动时,该滑轮组的有用功率是30W

    3)当物体与地面的摩擦力为1500N时,体重为500N的小熊竖直向下拉绳,不能用此滑轮组拉动物体。

    【点评】本题是一道力学综合题,考查了滑轮组的特点、功率、机械效率的计算,考查角度新颖,利用好机械效率的推导公式η===是关键,是一道创新题。

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