题文

如图1所示，重为8N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m．拉力F做的功随时间变化的图象如图2所示．己知动滑轮重0.5N，物体A在水平桌面上运动时受到的摩擦阻力f为物重G的0.5倍．求： （1）拉力F的功率． （2）拉力F大小． （3）克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例．

题型：计算题  难度：中档

答案

解：（1）由图象知，拉力做的功W=2.5J时，所用的时间是5s 所以拉力的功率为P===0.5W； （2）绳子拉下的长度为S=2h=2×0.5m=1m 作用在绳子上的拉力为F===2.5N； （3）拉动物体做的有用功为W有用=fS1=0.5×8N×0.5m=2J 拉力做的总功为W总=FS2=2.5N×1m=2.5J 额外功为W额=W总﹣W有用=2.5J﹣2J=0.5J 对动滑轮做的功为W动=G动h=0.5N×0.5m=0.25J 克服绳重及摩擦所做的额外功为W=W额﹣W动=0.5J﹣0.25J=0.25J 克服绳重及摩擦所做的额外功占总功的比例为==10%

据专家权威分析，试题“如图1所示，重为8N的物体A在拉力F的作用下，5s内匀速运动了0.5m..”主要考查你对  功率的计算，有用功和额外功，滑轮（组）中拉力的计算  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算有用功和额外功滑轮（组）中拉力的计算

考点名称：功率的计算

• 功率的计算公式：
  （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
  （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

• 公式法计算功率：
       运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
  例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：
  
  (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
  (2)铁明克服重力做功是多少?
  (3)铁明做功的总功率多大?
  解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
  （1）0.24m/s
  （2）
  （3）
  
  例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ_海水=1．03×10³kg／m³。
  (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
  (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m³，密度为2.7×10³kg/m³的物体静止不动，求该力的大小。
  (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。
  
  解析：（1）由液体压强公式得，，
  （2）物体在水下受平衡力的作用，则
  则
  （3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f