Question

1．如圖所示，一個邊長為20cm的正方體木塊重200N，前進過程中所受的摩擦力為40N，求：
（1）木塊對地面產生的壓強是多大？
（2）不考慮滑輪的自重和摩擦，木塊勻速前進2m時，拉力F做了多少功？
（3）如果這個裝置的機械效率是80%，拉力Fˊ的大小等于多少？

Answer 1

分析 （1）已知正方體的邊長可求得其面積，正方體木塊靜止在地面上，對地面的壓力等于其重力，然后利用p=$\frac{F}{S}$可求得木塊對地面產生的壓強；
（2）不考慮滑輪的自重和摩擦，根據功的原理可知，克服摩擦做的功即為拉力做的功；
（3）克服摩擦做的功為有用功，根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{fs}{2Fs}$=$\frac{f}{2F}$求出拉力大小．

解答 解：
（1）木塊對地面的壓力F=G=200N； 正方體木塊的底面積s=a²=（0.2m）²=0.04 m²
則地面受到的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{0.04{m}^{2}}$=5×10³Pa；
（2）不考慮滑輪的自重和摩擦，W_總=W_有；即Fs_繩=F_拉s_物
木塊勻速前進，繩子拉物體的力與物體受的摩擦力平衡相等，
則拉力F做的功：
W_總=Fs_繩=fsS_物=40N×2 m=80J；
（3）已知η=80%，物體所受摩擦力不變，此時F_拉=f=40N
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{fs}{2Fs}$=$\frac{f}{2F}$可得拉力：
F′=$\frac{f}{2η}$=$\frac{40N}{2×80%}$=25N．
答：（1）木塊對地面產生的壓強是5×10³Pa；
（2）不考慮滑輪的自重和摩擦，木塊勻速前進2m時，拉力F做了80J功；
（3）拉力F′的大小等于25N．

點評 此題主要考查的是學生對功的原理、功的計算公式和機械效率計算公式的理解和掌握，知道克服摩擦力做的功為有用功是解決此題的關鍵．