题目内容

如图所示,离水平地面高1.5L的一个光滑小定滑轮上,静止地搭着一根链条.该链条长为L,质量为m(可以看作质量分布均匀).由于受到一个小小的扰动,链条开始无初速滑动,最后落到水平面上.问:
(1)当该链条的一端刚要接触地面的瞬间(整个链条还在空间),链条的速度是多大?
(2)现在用一根细绳的一端a系住链条的一端,轻绳跨过定滑轮后,将绳拉紧,并在其另一端b用竖直向下的力F缓慢地拉链条,使它仍然搭到定滑轮上去,最终重新静止在定滑轮上,那么拉力F做的功是多少?(不计空气阻力)

【答案】分析:(1)链条在下滑的过程中,对链条整体,只有重力做功,机械能守恒,根据机械能守恒定律求出链条的速度.关键找出重力势能的减小量.
(2)链条重新静止在定滑轮上,求出重心上升的高度,根据动能定理求出拉力F所做的功.
解答:解:(1)从图中可以看出该过程链条重心下降的高度为
链条下落过程用机械能守恒定律:
解得:
答:当该链条的一端刚要接触地面的瞬间(整个链条还在空间),链条的速度是.
(2)从图中可以看出该过程链条重心上升的高度为
将链条拉回的全过程用动能定理:
因此
答:拉力F做的功是.
点评:解决本题的关键知道对部分链条而言,机械能不守恒,对整个链条系统机械能守恒.
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