解题思路:(1)本题是滑轮组使用的另一种情况--将滑轮组水平使用来拉动重物,当滑轮组竖直拉动重物时,滑轮组上升克服的是重物的重力;而此题中的滑轮组水平拉动重物,滑轮组向左移动时克服的是地面的摩擦力.所以,此时有几段绳子拉重物,拉力就是摩擦力的几分之一.但这是在理想情况下,不考虑额外功,机械效率为100%的情况下.如果考虑到机械效率,那么拉力还要用得更多,也就是η=
W
有用
W
总
=
F
摩擦
S
物
F
拉
S
绳
=
F
摩擦
n
F
拉
(2)功率P=[W/t],题目要求拉力F的功率,也就是要先求出拉力做的功.但此题没有告诉绳端移动的距离,只有物体移动的速度,所以先需根据有几段绳子在拉重物,绳端移动的速度就是物体移动速度的几倍,求出绳端移动的速度.再根据功率P=[W/t]=[Fs/t]=Fv求出.
(3)先根据W=Pt求出1分钟做的功,也就是总功.再由机械效率为75%,算出有用功,最终算出额外功.
(1)∵有三段绳子有拉重物,根据η=
W有用
W总=
F摩擦S物
F拉S绳=
F摩擦
nF拉
∴F摩擦=3F拉η=3×600N×75%=1350N
(2)∵有三段绳子有拉重物,∴v绳=3v物=3×1cm/s=3cm/s=0.03m/s
P拉=[W/t]=
F拉s绳
t=F拉v绳=600N×0.03m/s=18W
(3)W总=P拉t=18W×60s=1080J
W有用=W总η=1080J×75%=810J
W额外=W总-W有用=1080J-810J=270J
答:(1)物体与地面的摩擦力是1350N.
(2)绳自由端拉力F的功率18W.
(3)绳自由端拉力F做功1分钟的过程中,额外功是270J.
点评:
本题考点: 滑轮组绳子拉力的计算;功的计算;功率的计算.
考点点评: 本题综合性较强而且难度较大,基本涵盖了滑轮组和机械效率的所有知识点,所以要解答本题,需要基础相当的扎实.
本题需要注意的地方有:(1)滑轮组水平拉动重物时,机械受到的阻力变成是摩擦力,而不是重力.(2)滑轮组的题目出现了机械效率,不仅是做的功多了,用的力也大了.但不管有没考虑机械效率,有几段绳子在拉重物,绳端移动的距离都是物体移动距离的几倍.
因本题所涉及的知识点多,所以如果基础不够扎实,建议先多看些基础题后再来研究本题.