Question

20．如图所示的装置中，物体A重100N，物体B重10N，只在物体B的作用下，物体A在水平面能向右做匀速直线运动；如果在物体A上加一个水平向右的拉力F，可以拉着A向左做匀速直线运动，5s内可以使物体B匀速上升3m，则此水平拉力的功率为多少？（不计轮与轴之间的摩擦，不计滑轮及绳重）？

Answer 1

分析 由图可知，滑轮组绳子的有效股数为3，绳端绳子的拉力G_B=10N．
（1）物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动，A受到的摩擦力和挂钩的拉力是一对平衡力，据此求出摩擦力的大小；
（2）拉动A向左运动，A受到水平向左的拉力F和水平向右的摩擦力、挂钩的拉力三力平衡，根据力的平衡条件求出拉力的大小；
（3）根据s=nh求出物体A移动的距离，根据速度公式求出A运动的速度，根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出水平拉力的功率．

解答 解：由图可知，n=3，F_拉=G_B=10N，
物体A在物体B的作用下向右做匀速直线运动时，水平方向受力分析如下图所示：

由二力平衡条件可得：
f=F_拉=3G_B=3×10N=30N，
拉动A向左运动时，水平方向受力分析如下图所示：

因摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关，
所以，向左运动时，压力和接触面的粗糙程度不变，受到的摩擦力不变，
由力的平衡条件可得：
F=f+F_拉=30N+30N=60N，
由s=nh可得，物体B匀速上升3m时A移动的距离：
s_A=$\frac{{s}_{B}}{n}$=$\frac{3m}{3}$=1m，
物体A运动的速度：
v_A=$\frac{{s}_{A}}{t}$=$\frac{1m}{5s}$=0.2m/s，
此水平拉力的功率：
P_A=$\frac{F{s}_{A}}{t}$=Fv_A=60N×0.2m/s=12W．
答：此水平拉力的功率为12W．

点评 本题考查了滑轮组拉力、功率的计算以及影响摩擦力大小因素的应用，明确滑轮组绳端的有效股数和做好受力分析是解题关键．