Question

15．如圖所示，A物體的重力是80N，在拉力F的作用下，以0.2m/s的速度在水平地面上向左勻速直線運動．A物體受到的摩擦力為3N，滑輪組的機械效率為80%，則下列說法正確的是（　　）

• A． 2s內重力所做的功為32J
• B． 拉力F等于1N
• C． 5s內拉力F所做功的大小是1.25J
• D． 拉力F的功率是0.75W

Answer 1

分析 （1）物理學中的做功的兩個必要條件：一是作用在物體上的力，二是物體在力的方向上移動一段距離，二者缺一不可．
（2）由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數：n=3，根據s=vt求得2s內繩子自由端移動的距離；根據效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{fs}{Fns}$×100=$\frac{f}{nF}$×100%求出拉力．
（3）利用v_繩=nv_物求出繩子自由端移動的速度，利用v=$\frac{s}{t}$求出5s繩子移動的距離，然后利用W=Fs計算5s內拉力F所做功；
（4）利用P=$\frac{W}{t}$計算拉力F的功率．

解答 解：
A、由題知，物體在重力的方向上沒有移動距離，故重力所做的功為0J．故A錯誤；
B、由圖示可知，滑輪組承重繩子的有效股數：n=3，克服摩擦力做的功為有用功，
機械效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{fs}{Fns}$=$\frac{f}{nF}$，
則拉力：F=$\frac{f}{ηn}$=$\frac{3N}{80%×3}$=1.25N，故B錯誤；
C、繩子自由端移動的速度：v_繩=nv_物=3×0.2m/s=0.6m/s，
根據v=$\frac{s}{t}$可得，5s內繩子自由端移動的距離：s=v_繩t=0.6m/s×5s=3m，
拉力所做的功：W=Fs=1.25N×3m=3.75J．故C錯誤；
D、拉力F的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{3.75J}{5s}$=0.75W．故D正確．
故選D．

點評 此題考查滑輪組繩子拉力的計算、功和功率、效率的計算，關鍵是根據效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{fs}{Fns}$×100=$\frac{f}{nF}$×100%求出拉力的大小．