Question

一輛質量為1200kg的汽車不慎陷入泥坑，用圖中所示的滑輪組將汽車拖出．已知整個過程中滑輪組最省力時，人所用的水平拉力F是500N，汽車5s沿水平方向勻速移動4m，滑輪組機械效率是80%．（g取10N/kg）
（1）請你畫出使用滑輪組最省力時的繞繩．
（2）汽車在5s內的運動速度是多少？
（3）汽車受到的重力多大？
（4）如汽車輪胎與泥地總共的接觸面積是0.12m²，則汽車對泥地的壓強是多少？
（5）拉力F做的功的功率是多少？
（6）有用功是多少？

Answer 1

（1）滑輪組最省力的繩子繞法如圖所示，用三段繩子承擔阻力；



（2）汽車在5s內的運動速度是v=

s

t

=

4m

5s

=0.8m/s；
（3）汽車受到的重力 G=mg=1200kg×10N/kg=1.2×10⁴N；
（4）對地面的壓力等于汽車的重力，即F_壓=G
汽車對泥地的壓強是p=

F壓

S

=

1.2×104N

0.12m2

=1.0×10⁵Pa；
（5）拉力F端移動的距離為s=3×4m=12m
拉力F做的總功為  W_總=Fs=500N×12m=6000J
拉力F做的功的功率是P=

W總

t

=

6000J

5s

=1200W；
（6）有用功是 W_有=W_總η=6000J×80%=4800J．
答：（1）如上圖所示；
（2）汽車在5s內的運動速度是0.8m/s；
（3）汽車受到的重力是1.2×10⁴N；
（4）汽車對泥地的壓強是1×10⁵Pa；
（5）拉力F做的功的功率是1200W；
（6）所做的有用功是4800J．