题目内容
(2008?清城区模拟)如图所示的装置中,轻绳将A、B相连,B置于光滑水平面上,拉力F使B以1m/s匀速的由P运动到Q,P、Q处绳与竖直方向的夹角分别为α1=37°,α2=60°.滑轮离光滑水平面高度h=2m,已知mA=10kg,mB=20kg,不计滑轮质量和摩擦,求在此过程中拉力F做的功(取sin37°=0.6,g取10m/s2)
分析:本题中由于拉力是变力,故无法直接用功的公式计算,可以使用动能定理求出拉力的功;
首先由速度的合成与分解求得A上升的速度,由几何关系可求得物体A上升的高度,则由动能定理可求得拉力的功.
首先由速度的合成与分解求得A上升的速度,由几何关系可求得物体A上升的高度,则由动能定理可求得拉力的功.
解答:解:A的速度等于绳子收缩的速度,则由运动的合成与分解可得:
物体在P点时,A上升的速度V1=vsinα1=0.6m/s;
物体拉到Q点时,A上升的速度V1′=vsinα2=
m/s;
由几何关系可知,物体A上升的高度h′=
-
=1.5m
由动能定理可得:
WF-mgh′=
mv′21-
m
解得:WF=mAgh′+
mAv1′2-
mv12=150+3.75-1.8J=151.95J;
拉力做功为151.95J.
物体在P点时,A上升的速度V1=vsinα1=0.6m/s;
物体拉到Q点时,A上升的速度V1′=vsinα2=
| ||
2 |
由几何关系可知,物体A上升的高度h′=
h |
cosα2 |
h |
cosα1 |
由动能定理可得:
WF-mgh′=
1 |
2 |
1 |
2 |
v | 2 1 |
解得:WF=mAgh′+
1 |
2 |
1 |
2 |
拉力做功为151.95J.
点评:功的计算中常用的方法有两种:一种直接利用功的公式;二是利用动能关系;若题目中为变力做功,则应用动能定理求解.
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