Question

1．如图所示，一个边长为20cm的正方体木块重200N，前进过程中所受的摩擦力为40N，求：
（1）木块对地面产生的压强是多大？
（2）不考虑滑轮的自重和摩擦，木块匀速前进2m时，拉力F做了多少功？
（3）如果这个装置的机械效率是80%，拉力Fˊ的大小等于多少？

Answer 1

分析 （1）已知正方体的边长可求得其面积，正方体木块静止在地面上，对地面的压力等于其重力，然后利用p=$\frac{F}{S}$可求得木块对地面产生的压强；
（2）不考虑滑轮的自重和摩擦，根据功的原理可知，克服摩擦做的功即为拉力做的功；
（3）克服摩擦做的功为有用功，根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{fs}{2Fs}$=$\frac{f}{2F}$求出拉力大小．

解答 解：
（1）木块对地面的压力F=G=200N； 正方体木块的底面积s=a²=（0.2m）²=0.04 m²
则地面受到的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{200N}{0.04{m}^{2}}$=5×10³Pa；
（2）不考虑滑轮的自重和摩擦，W_总=W_有；即Fs_绳=F_拉s_物
木块匀速前进，绳子拉物体的力与物体受的摩擦力平衡相等，
则拉力F做的功：
W_总=Fs_绳=fsS_物=40N×2 m=80J；
（3）已知η=80%，物体所受摩擦力不变，此时F_拉=f=40N
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{fs}{2Fs}$=$\frac{f}{2F}$可得拉力：
F′=$\frac{f}{2η}$=$\frac{40N}{2×80%}$=25N．
答：（1）木块对地面产生的压强是5×10³Pa；
（2）不考虑滑轮的自重和摩擦，木块匀速前进2m时，拉力F做了80J功；
（3）拉力F′的大小等于25N．

点评 此题主要考查的是学生对功的原理、功的计算公式和机械效率计算公式的理解和掌握，知道克服摩擦力做的功为有用功是解决此题的关键．