Question

10．如圖所示，一個質量為90千克，底面積為0.1平方米的物塊，在滑輪組自由端為40牛的拉力作用下在水平地面作勻速直線運動，物塊與地面的摩擦力為物重的0.1倍，2秒鐘物塊向左移動了1米．（g取10N/kg）
（1）物塊對水平地面的壓強是多少帕？
（2）拉力的功率是多少瓦？
（3）滑輪組的機械效率是多少？

Answer 1

分析 （1）知道物塊的質量，根據G=mg求其重力；物塊對地面的壓力等于物塊的重力，知道受力面積，利用p=$\frac{F}{S}$求出物塊對水平地面的壓強；
（2）知道拉力和運動的距離，根據W=Fs求出拉力做的總功，知道做功時間，根據P=$\frac{W}{t}$求拉力的功率．
（3）知道滑動摩擦力和重力的關系，求出滑動摩擦力，根據W=fs求出有用功，根據機械效率公式求出機械效率．

解答 解：
（1）物塊的重力：
G=mg=90kg×10N/kg=900N．
因由題知，物塊在水平地面上作勻速直線運動，處于平衡狀態，
對地面的壓力F=G=900N，
受力面積S=0.1m²，
物塊對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.1{m}^{2}}$=9000Pa．
（2）由圖知，有三段繩子拉動滑輪組，所以拉力端移動的距離s=3s_物=3×1m=3m，
拉力做功：W_總=Fs=40N×3m=120J．
拉力功率為：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{120J}{2s}$=60W；
（3）滑動摩擦力大小為：f=0.1G=0.1×900N=90N，
克服滑動摩擦力做的有用功為：W_有用=fs=90N×1m=90J．
滑輪組的機械效率為：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{90J}{120J}$×100%=75%．
答：（1）物塊對水平地面的壓強是為9000Pa；
（2）拉力的功率是60W；
（3）滑輪組的機械效率是75%．

點評 本題涉及到重力、壓強、有用功、總功、機械效率、功率的計算，注意水平使用滑輪組時，克服摩擦做的功為有用功．