题文

如图所示，物重G=9×104N，滑轮组的机械效率为80%，滑轮组把重物匀速提高1m，拉力F做功的功率为20kW，求 （1）拉力F的大小； （2）所需时间。

题型：计算题  难度：中档

答案

解：（1）由图可知物体由3股绳子承担， 所以绳子自由端移动的距离s=nh=3×1m=3m， 滑轮组做的有用功W有=Gh=9×104N×1m=9×104J， 总功W总===1.125×105J， 拉力F的大小F===3.75×104N； （2）所需时间：t===5.625s

据专家权威分析，试题“如图所示，物重G=9×104N，滑轮组的机械效率为80%，滑轮组把重物匀..”主要考查你对  功的计算公式的应用，功的计算，功率的计算公式的应用，滑轮组及其工作特点  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的计算公式的应用功的计算功率的计算公式的应用滑轮组及其工作特点

考点名称：功的计算公式的应用

• 应用:
  利用功的计算公式加计算：F或S，F=W/s，s=W/F。

• 转换思想求功的大小 ：
  “转换思想方法”求功的大小。公式W=Fs中的s 必须是在力的方向通过的距离，而且F的大小一直保持不变，能运用功的公式求解，当作用在物体上的力的大小总在发生改变，则在求解功的时候注意不能直接利用公式W=Fs，应转换思想。如：平放在地上的一根均匀木料，现用一总垂直木料方向的力将它抬到竖直为止，则至少要做多少功?由于抬木料的力的大小、方向总在发生改变，而且木料通过的距离也不完全在力的方向上，故无法直接应用公式求解。我们根据功的原理可知：使用任何机械都不省功，则对物体所做的功等效于将物体重心提高所做的功，即可求解。
  例：小明同学用一个距离手3m高的定滑轮拉住重100N的物体，从滑轮正下方沿水平方向移动4m如图所示，若不计绳重和摩擦，他至少做功(   )
  
  A．200JB．300J C．400JD．500J
  
  解析：本题中由于不计绳重和摩擦，属于理想机械，可使用功的原理进行求解。人站在M处时，绳长3m，当人走到N处时，此时的绳长由勾股定理可知为5m，也就是说人从M点走到N点拉下的长度为2m，即物体上升的高度h=2m。小明对绳做功至少是克服物重G所做的功，即W=Gh=100N×2m=200J。
  答案：A

考点名称：功的计算

• 功的计算公式：
  功（W）等于力（F）跟物体在力的方向上通过的距离（s）的乘积。（功=力×距离），W=FS。
  
  单位：
  国际单位制中，力的单位是N，距离的单位是m，功的单位是N·m，它有一个专用名称叫做焦耳，简称焦，用符号J表示，1J=1N·m。

• 在利用该公式进行计算时的注意点：
  (1)力与物体移动的距离在方向上必须一致；
  
  (2)力与物体移动的距离必须对应于同一物体；
  
  (3)力与物体移动的距离必须对应于同一段时间。
  

考点名称：功率的计算公式的应用

• 应用：
  根据P=W/t，计算W，即W=Pt；根据P=Fv，计算F、v即F=P/v，v=P/F。

• 功率与力和速度的关系：
      此公式对功率的实际应用有较大的意义。例如汽车发动机的功率一定时，用可知，牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。
  
  例：某工人用一个动滑轮将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m，拉力做功的功率为50w，若不计摩擦力和动滑轮重，则绳子自由端移动的速度是______m/s。
  解析：由于不计摩擦力和动滑轮重量，拉力做的功就等于不用动滑轮人直接用手将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m所做的功，即。本题要求绳子自由端移动的速度可用两种思路：
  （1）由求出做功时间t，再由动滑轮特点可得s=2h，然后由求出速度。
  （2）也可由公式，
  用已知条件中的P和分析求得的F直接求出v。
  方法一：绳自由端移动的距离
  
  拉力做的功
  
  绳自由端移动的时间
  
  绳自由端移动的速度