Question

为了把一个重800N的箱子拖到仓库，小军通过机械效率知识的学习，设计了如图所示的滑轮组，结果只用了50N的水平拉力就使箱子以0.4m/s的速度在水平面上做匀速直线运动．若箱子受到的滑动摩擦力为箱子重的0.1倍，请你帮他计算：
（1）箱子受到的滑动摩擦力大小是多少？
（2）小军拉箱子的功率是多少？
（3）该滑轮组的机械效率是多少？

Answer 1

分析：（1）若箱子受到的滑动摩擦力为箱子重的0.1倍，即箱子受到的摩擦力f=0.1G，并且摩擦力的大小等于物体做匀速直线运动时的拉力F′=f=0.1G．
（2）由图可以知道此滑轮组有两股绳子n=2，又知道物体的移动速度，所以拉力的速度v′=2v，根据公式P=

W

t

=

Fs

t

=Fv即可求出拉力的总功率；
（3）知道对箱子的拉力F′和箱子的移动速度，根据公式P=

W

t

=

F′s

t

=F′v求出拉箱子的有用功率，根据公式η=

W有用

W总

=

P有用t

P总t

=

P有用

P总

求出滑轮组的机械效率．

解答：解：（1）箱子受到的滑动摩擦力f=0.1G=0.1×800N=80N；
（2）拉力的移动速度v′=2v=2×0.4m/s=0.8m/s，
拉力的总功率P_总═

W

t

=

Fs

t

=Fv=50N×0.8m/s=40W；
（3）滑轮组对箱子的拉力，即箱子受到的摩擦力：
F′=f=80N，
拉箱子的有用功率：
P_有用=

W

t

=

F′s

t

=F′v=80N×0.4m/s=32W，
滑轮组的机械效率：
η=

W有用

W总

=

P有用t

P总t

=

P有用

P总

=

32W

40W

=80%．
答：（1）箱子受到的滑动摩擦力为80N；
（2）小军拉箱子的功率是40W；
（3）该滑轮组的机械效率为80%．

点评：此题考查了二力平衡有关知识和计算拉力的功率也可以根据P=Fv来计算．
用如图动滑轮拉动物体时，绳子自由端移动的距离是物体移动距离的2倍，移动速度也是物体移动速度的2倍，同时考查了机械效率变形公式的熟练运用．