题目内容

如图所示,用两个滑轮分别匀速提升A,B两个物体,拉细绳的力F大小相等,物体上升的距离也相等,摩擦不计,滑轮的质量小于物体质量.甲的有用功为w,机械效率为η;乙的有用功为w,机械效率η.比较甲乙两个装置可知(  )
分析:(1)在不计绳重和摩擦时,用定滑轮提升物体时,定滑轮的机械效率等于1;用动滑轮提升物体时,要克服动滑轮的重,动滑轮的机械效率小于1.
(2)用定滑轮提升物体A时,物体升高h,拉细绳的力为F,则物体A重为GA=F,有用功为GAh.
用动滑轮提升物体时,有两段绳子承担动滑轮和物体B的重,物体升高h,拉细绳的力为F,则物体B重为GB=2F-G滑轮,有用功为GBh.求出有用功进行比较.
解答:解:
(1)用在不计绳重和摩擦时,提升重为G的相同物体时,甲图为定滑轮,定滑轮的机械效率等于1,即η=1;
乙图为动滑轮,用动滑轮提升物体时,要克服动滑轮的重,动滑轮的机械效率小于1,即η<1.
所以η>η
(2)甲图是用定滑轮提升物体A,物体升高h,拉细绳的力为F,则物体A重为GA=F,有用功W=GAh=Fh.
乙图是用动滑轮提升物体B,物体升高h,拉细绳的力为F,则物体B重为GB=2F-G滑轮,有用功W=GBh=(2F-G)h.
因为W-2W=Fh-2(2F-G)h=2Gh-3Fh;又因滑轮的质量小于物体质量,即G<GA=F;
所以,W-2W<0,则W<2W
故选D.
点评:这是一道繁琐的推导题目,不计摩擦和绳重时,定滑轮的机械效率等于1,这是比较甲乙机械效率的关键.
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