Question

20．如图所示，是用来测量滑动摩擦力大小的装置，轻质杠杆AOB可以绕轴O自由转动，且AO：OB=1：3，在某次测量中，杠杆B端挂一质量为8kg的物体D，人所用拉力为F时，杠杆恰能在水平位置平衡，且物体C在10s内沿水平面匀速移动2m．忽略绳及滑轮①、③的重力，杠杆各处的摩擦阻力．（g取10N/kg）求：
（1）拉力F的大小；
（2）拉力F的功率；
（3）若滑轮组的机械效率为80%，则物体C受到滑动摩擦力的大小．

Answer 1

分析 （1）根据杠杆平衡条件计算拉力F的大小；
（2）利用公式P=$\frac{W}{t}$计算拉力F的功率；
（3）根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%计算物体C受到滑动摩擦力的大小；

解答 解：（1）物体D的重量为G=mg=8kg×10N/kg=80N；
根据杠杆平衡条件可知，F_A×OA=G×OB，F_A=$\frac{OB}{OA}$×G=3×80N=240N；
因为滑轮①为动滑轮，故拉力F的大小为F=$\frac{1}{2}$F_A=$\frac{1}{2}$×240N=120N；
（2）物体C在10s内沿水平面匀速移动2m，滑轮③为定滑轮，滑轮②为动滑轮，故拉力F通过的距离为s=2m×2=4m；
拉力F做功为W=Fs=120N×4m=480J；
拉力F的功率为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{480J}{10s}$=48w；
（3）根据公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%可知，$\frac{f×2m}{480J}$×100%=80%，解得f=192N；
答：（1）拉力F的大小为120N；
（2）拉力F的功率48w；
（3）体C受到滑动摩擦力的大小为192N．

点评 对物体进行受力分析，本题难度较大，解题时一定要认真仔细．