题目内容

一辆车通过一根跨过定滑轮的绳P、Q提升井中质量为m的物体,如下图所示.绳的P端拴在车后的挂钩上,Q端拴在物体上,设绳的总长不变,绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时车在A点,左右两侧绳子都已绷紧,并且都是竖直的,左侧绳长为H.提升时,车加速向左运动,沿水平方向从A经过B驶向C,设A到B的距离也为H,车过B点时的速度为VB,求在车由A开到B的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功.

答案:
解析:

在本题中,绳Q端的拉力对物体做功也是变力做功,只能应用动能定理求解.设绳的P端到达B点时,左边的绳与水平地面所成夹角为θ.物体从井底上升的高度为h,速度为v,所求的功为W.由动能定理得       

      W-mgh=mv2.

因绳的总长不变,所以根据几何条件可得

      h=-H,

  又因为物体的速度与车同时刻沿绳方向的速度一定相等,故应将车速沿绳方向与垂直绳方向分解,见下图,则有

      v=VBcosθ,又θ=,

联立以上四式可解得

      W=.


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