题文

图是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由端由电动机拉动。工人师傅用该吊运设备先后搬运水平地面上的圆柱形物体A和物体B。物体A的底面积为SA，密度为ρA，高度为hA；物体B的底面积为SB，密度为ρB，高度为hB。当物体A所受竖直向上的拉力T1为1500N时，物体A静止，地面对物体A的支持力为N1。挂在滑轮组挂钩上的物体A匀速竖直上升4m的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做的功为W。当物体B所受竖直向上的拉力T2为1000N时，物体B静止，地面对物体B的支持力为N2。挂在滑轮组挂钩上的物体B以速度v匀速竖直上升的过程中，电动机对滑轮组绳子自由端的拉力F2为625N，拉力F2做功的功率P为500W，滑轮组的机械效率为80%。已知：N1=2N2，5SA=4SB，8ρA=7ρB，2hA=5hB。不计绳的质量，不计滑轮与轴的摩擦。求： （1）物体B匀速上升的速度v； （2）拉力F1做的功W。

题型：计算题  难度：中档

答案

（1）0.2m/s（2）1.6×104J

（1）当物体A受拉力为T1时，以物体A为研究对象，受力分析，如图甲所示；当物体B受拉力为T2时，以物体B为研究对象，受力分析如图乙所示。  由图甲、乙得：GA= T1 + N1，GB= T2 + N2。 已知：N1=2N2，5SA=4SB，8ρA=7ρB，2hA=5hB，T1=1500N，T2=1000N，因为G=mg=ρVg=ρgSh， 所以GA=ρAgSAhA，GB=ρBgSBhB，解得：GA=3500N，GB=2000N。    设滑轮组的绳子段数为n，提升物体B时，机械效率η =。 已知：F2=625N，η =80%，解得：n =4；                          拉力F2做功的功率P== nvF2，已知：P=500W，解得：v =0.2m/s。  （2）匀速提升物体A时，以物体A和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图甲所示。匀速提升物体B时，以物体B和动滑轮的整体为研究对象，受力分析如图乙所示。 由图乙得：4F2= GB+G动，解得：G动=4×625N―2000N=500N； 由图甲得：4F1=GA+G动，解得：F1==1000N； 拉力F1做的功W= nF1h，已知：h=4m，解得：W= 4×1000N×4m=1.6×104J。

据专家权威分析，试题“图是一种新型吊运设备的简化模型示意图，图中虚线框里是滑轮组（未..”主要考查你对  功的概念  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功的概念

考点名称：功的概念

• 功的定义：
  必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物体做了机械功，简称做功；
  
  功的两个要素：
  一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

• 以下三种情况下力对物体不做功：
  (1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。
  
  (2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。
  
  (3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。

• 功和机械能知识梳理：
  

• 如何判断力对物体是否做功：
      判断力对物体是否做功，可以从物体在力的作用下，在该力的方向上是否移动了距离来进行判断。
      如冰块在光滑冰面上匀速滑动，水平方向上没有受到力的作用，只是在竖直方向上受重力和支持力；因此，水平方向上没有力对冰块做功，而竖直方向上，重力、支持力的方向都与冰块运动的方向垂直，所以重力、支持力也没有对冰块做功。
      人用力推车，对车有水平推力，且车沿水平方向通过了距离，符合做功的两个要素，推力做了功。
  
  例1教学大楼每层楼高为3m，小明提着一重 50N的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了4m进入教室，从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为(   )
  A．0J  B．300J  C．450J  D．500J
  
  解析：本题包括两个过程，一是小明将50N的箱子提高6m，人对箱子的拉力是50N，箱子在拉力方向上移动6m的距离，根据W=Fs=50N×6m= 300J；另一过程是提着箱子在水平走廊走了4m，拉力和箱子移动距离的方向垂直，在这一过程中人没有做功。
  
  答案：B