题目内容

2.如图所示,两个相同的滑轮,重力均为20N,分别用甲、乙两种方式,将重400N的物体匀速提升了10m,拉力F甲、F乙做功分别为W甲、W乙,它们的机械效率分别为η甲、η乙,不计摩擦和绳重,下列判断中正确的是(  )
A.W甲>W乙;η甲>η乙B.W甲<W乙;η甲<η乙C.W甲>W乙;η甲<η乙D.W甲<W乙;η甲>η乙

分析 由滑轮的结构特点求得拉力的大小,因两物体升高的高度相同,速度相同,则由W=Fs及P=Fv可分别求得两个滑轮组中力所做功及功率的关系;根据有用功及总功利用机械效率公式可求得机械效率.

解答 解:
由图可知,甲为定滑轮,乙为动滑轮;
不计摩擦和绳重,图甲中拉力F甲=G=400N,而图乙中拉力为F乙=$\frac{G+{G}_{动}}{2}$=$\frac{20N+400N}{2}$=210N;
由滑轮的特点可知,甲图中绳端移动的距离为10m;乙图中绳端移动的距离为20m;
则F甲做的功:W甲=F甲s甲=400N×10m=4000J;
F乙做的功:W乙=F乙s乙=210N×20m=4200J; 故W甲<W乙;
因不计摩擦和绳重,故甲中没有做额外功,定滑轮的机械效率为100%;
而乙中由于要拉动动滑轮,克服动滑轮重力所做的功为额外功,动滑轮的机械效率<100%;
故η甲>η乙;
故ABC错误,D正确.
故选D.

点评 本题考查定滑轮和定滑轮的特点、及滑轮机械效率大小的判断,是一道基础题目.

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