题目内容

14.如图所示,一辆拖车通过定滑轮将一重物G匀速提升,当拖车从A点水平移动到B点时,位移s,绳子由竖直变为与竖直方向成θ的角度,求此过程中拖车对绳子所做的功.
(1)拖车对绳子的拉力是恒力还是变力,能够应用公式W=Flcosa直接求解吗?
(2)拖车对绳子做的功与绳子对重物做的功有什么关系?

分析 (1)重物G匀速提升,绳子拉力等于重力,但拉力方向改变,故绳子拉力为变力,
(2)能量转化过程,根据物体的重力势能可求得拖车所做的功.

解答 解:(1)重物G匀速提升,绳子拉力等于重力,但拉力方向改变,故绳子拉力为变力,而公式W=Flcosa只适用于恒力做功,不能直接求解.
(2)因物体匀速上升,则绳子做的功转化为物体的重力势能,则由几何关系可知,物体上升的高度h=$\frac{s}{tanθ}$;
则绳子做功W=mgh=$\frac{mgs}{tanθ}$;
答:(1)拖车对绳子的拉力是变力,不能用公式W=Flcosa直接求解.
(2)拖车对绳子做的功为$\frac{mgs}{tanθ}$,绳子对重物做的功转化为物体的重力势能.

点评 本题考查力做功表达式适用条件和功能关系,要注意明确本题中是物体竖直匀速上升,通过能量守恒,分析题目中能量的变化及做功大小问题.

练习册系列答案
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(1)已知地球质量约是月球质量的81倍,地球半径约是月球半径的4倍.将月球和地球都视为质量分布均匀的球体,不考虑地球、月球自转及其他天体的影响.求月球表面重力加速度g与地球表面重力加速度g的比值.
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