题目内容

9.如图所示,甲、乙两个滑轮组匀速提起体积相同的重物A、B,已知A和B的密度之比为1:3,甲滑轮组中动滑轮总重为G甲,且G甲:GA=1:3,乙滑轮组中动滑轮总重为G乙且G乙:GB=1:2,若使用甲、乙滑轮组轮在相同时间内把物体A、B匀速提升高度为hA、hB,且hA=2hB(若不计绳重和摩擦)则甲、乙两滑轮组的机械效率之比和两滑轮组的总功率之比分别为(  )
A.η甲:η乙=3:4B.η甲:η乙=9:8C.P甲:P乙=4:3D.P甲:P乙=16:27

分析 (1)利用赋值法得出物体重G1、G2,动滑轮G甲、G乙的大小,利用η=$\frac{Gh}{(G+{G}_{动})h}$求两个滑轮组的机械效率,进而求出甲、乙两个滑轮组的机械效率之比.
(2)不计绳重和摩擦,利用W=(G+G动)h求出总功之比,利用P=$\frac{W}{t}$即可求出功率之比.

解答 解:(1)由题知,G甲:GA=1:3,G乙:GB=1:2,
不计摩擦、绳重,则由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{(G+{G}_{动})h}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$得:
η甲=$\frac{{G}_{A}}{{G}_{A}+{G}_{甲}}$=$\frac{3}{3+1}$=$\frac{3}{4}$,
η乙=$\frac{{G}_{B}}{{G}_{B}+{G}_{乙}}$=$\frac{2}{2+1}$=$\frac{2}{3}$,
所以η甲:η乙=$\frac{3}{4}$:$\frac{2}{3}$=9:8.故A错误,B正确.
(2)已知重物A、B体积相同,ρA:ρB=1:3,
由G=mg=ρVg可知:GA:GB=ρA:ρB=1:3;
不计绳重和摩擦,则总功之比:
W甲总=(GA+G甲)hA,W乙总=(GB+G乙)hB,
则功率之比$\frac{{P}_{甲}}{{P}_{乙}}$=$\frac{\frac{{W}_{甲总}}{t}}{\frac{{W}_{乙总}}{t}}$=$\frac{{W}_{甲总}}{{W}_{乙总}}$=$\frac{{(G}_{A}+{G}_{甲}){h}_{A}}{{(G}_{B}+{G}_{乙}){h}_{B}}$=$\frac{({G}_{A}+\frac{1}{3}{G}_{A})×2{h}_{B}}{({G}_{B}+\frac{1}{2}{G}_{B})×{h}_{B}}$=$\frac{16{G}_{A}}{9{G}_{B}}$=$\frac{16×1}{9×3}$=$\frac{16}{27}$.故C错误,D正确.
故选BD.

点评 本题考查了滑轮组的机械效率的计算,会利用赋值法得出物体重GA、GB的比值是本题的关键.

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