题目内容
(2005?江苏)如图所示:固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力F拉绳,使滑块从A点起由静止开始上升,若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2,滑块经B、C两点时的动能分别是EKB、EKC,图中AB=BC,则一定有( )
分析:根据功的定义式去判断两个过程中功的大小.
分析滑块的运动过程,根据受力情况找出滑块可能出现的情况.
分析滑块的运动过程,根据受力情况找出滑块可能出现的情况.
解答:解:A、这是一道变力做功的创新题,可进行半定量分析.
从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中,根据几何关系我们看出轻绳拉着滑块的拉力与光滑竖直杆的夹角α越来越大.图中AB=BC,即从A点上升至B点的位移等于从B点上升至C点的位移.
轻绳拉着滑块的拉力是恒力,夹角α越来越大,那么cosα越来越小,因为F大小恒定,故F在竖直方向的分量 Fcosα随α的增大而减小,显然从A点上升至B点绳子对滑块拉力做的功大于从B点上升至C点的过程中绳子对滑块拉力做的功.由于用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,所以绳子对滑块的拉力做的功与拉力F做的功相等.所以W1>W2,故A正确.
B、通过以上分析,故B错误.
C、由于在A点由于静止出发,可以肯定最初滑块是加速上升的,也就是说刚开始绳对滑块拉力的竖直分力要大于滑块的重力,但由于绳对滑块拉力的竖直分力是逐渐减小的(对滑块的拉力大小不变,但与竖直方向的夹角在逐渐增大),B到C的过程绳对滑块拉力的竖直分力与重力的大小关系不清楚,所以滑块的运动可能是加速的,也可能是减速的,还可能是先加速后减速的(竖直分力小于重力时做减速运动),所以无法确定滑块在B、C位置哪个位置的速度大,也就无法确定哪个位置的动能大,故C错误.
D、通过以上分析,故D错误.
故选A.
从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中,根据几何关系我们看出轻绳拉着滑块的拉力与光滑竖直杆的夹角α越来越大.图中AB=BC,即从A点上升至B点的位移等于从B点上升至C点的位移.
轻绳拉着滑块的拉力是恒力,夹角α越来越大,那么cosα越来越小,因为F大小恒定,故F在竖直方向的分量 Fcosα随α的增大而减小,显然从A点上升至B点绳子对滑块拉力做的功大于从B点上升至C点的过程中绳子对滑块拉力做的功.由于用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,所以绳子对滑块的拉力做的功与拉力F做的功相等.所以W1>W2,故A正确.
B、通过以上分析,故B错误.
C、由于在A点由于静止出发,可以肯定最初滑块是加速上升的,也就是说刚开始绳对滑块拉力的竖直分力要大于滑块的重力,但由于绳对滑块拉力的竖直分力是逐渐减小的(对滑块的拉力大小不变,但与竖直方向的夹角在逐渐增大),B到C的过程绳对滑块拉力的竖直分力与重力的大小关系不清楚,所以滑块的运动可能是加速的,也可能是减速的,还可能是先加速后减速的(竖直分力小于重力时做减速运动),所以无法确定滑块在B、C位置哪个位置的速度大,也就无法确定哪个位置的动能大,故C错误.
D、通过以上分析,故D错误.
故选A.
点评:对于功的大小定性比较,我们可以运用功的表达式去比较,也可以从动能定理去比较.
对于不同位置动能的大小比较,我们可以通过受力分析(结合力的变化),分析物体的运动过程,是加速还是减速.
对于不同位置动能的大小比较,我们可以通过受力分析(结合力的变化),分析物体的运动过程,是加速还是减速.
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