如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物体的物重G,甲图中拉力做的功为W甲,乙图中拉力做的功W乙

发布时间:2020-08-13 01:01:26

如图所示,用定滑轮和动滑轮分别将质量相同的甲、乙两物体匀速提升相同的高度,不计绳重与摩擦,且动滑轮重G动小于物体的物重G,甲图中拉力做的功为W甲,乙图中拉力做的功W乙,则所用的拉力F甲________F乙(选填“>”、“<”或“=”,下同),W甲________W乙,其机械效率η甲________η乙.

网友回答

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解析分析:本题主要考查以下几个方面的知识:
(1)动滑轮、定滑轮的特点:动滑轮能省一半的力,但费一倍的距离;定滑轮不省力也不费距离.
(2)从题可知,克服物体的重力做的功为有用功,拉力做的功为总功.知道甲图和乙图所提升的物体的质量相同,并且提升相同的高度,可利用公式W有用=Gh=mgh判断出所做有用功的大小关系;再利用公式W总=W有用+W额外判断出拉力做的总功的大小关系.
(3)滑轮组的机械效率:η==,当有用功一定时,做的额外功越多,机械效率越低.

解答:
(1)∵不计绳重和摩擦,
而甲图是定滑轮,
∴绳子自由端的拉力 F甲=G;
而乙是动滑轮,
∴绳子自由端的拉力 F乙=(G+G动);
由于G动<G,所以G+G动<G+G,即(G+G动)<G;
因此,F甲>F乙.
(2)∵甲图和乙图所提升的物体的质量相同,并且提升相同的高度,
∴由公式W有用=Gh=mgh可知,在甲图和乙图中所做的有用功相同;
而在不计绳重和摩擦时,使用定滑轮不需要做额外功,使用动滑轮,由于要克服动滑轮的重力做额外功;
由公式W总=W有用+W额外可知,W甲<W乙.
(3)在不计绳重和摩擦时,使用定滑轮不需要做额外功,因此甲的机械效率为100%;
而使用动滑轮,由于要克服动滑轮的重力做额外功,所以乙的机械效率小于100%;
所以η甲>η乙.
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