例 1 如图所示,将同一物体分别沿光滑的斜面 $ AB $、$ AC $ 以相同的速度从底部匀速拉到顶点 $ A $,已知 $ AB > AC $,施加的力分别为 $ F_1 $、$ F_2 $,拉力做的功为 $ W_1 $、$ W_2 $,拉力做功的功率分别为 $ P_1 $、$ P_2 $,则下列判断中正确的是()
A.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 = W_2 $,$ P_1 < P_2 $

B.$ F_1 > F_2 $,$ W_1 > W_2 $,$ P_1 > P_2 $
C.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 < W_2 $,$ P_1 < P_2 $
D.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 = W_2 $,$ P_1 > P_2 $
分析和解:斜面 $ AB $ 倾斜角度小于 $ AC $,所以物体沿 $ AB $ 运动时拉力较小,使用任何机械都不省功,所以拉力在两斜面上做功相同。速度相同,物体沿 $ AC $ 运动时用时较少,根据公式 $ P = \frac{W}{t} $ 可知,拉力沿 $ AC $ 运动时拉力做功的功率较大。故选 A。
A.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 = W_2 $,$ P_1 < P_2 $
B.$ F_1 > F_2 $,$ W_1 > W_2 $,$ P_1 > P_2 $
C.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 < W_2 $,$ P_1 < P_2 $
D.$ F_1 < F_2 $,$ W_1 = W_2 $,$ P_1 > P_2 $
分析和解:斜面 $ AB $ 倾斜角度小于 $ AC $,所以物体沿 $ AB $ 运动时拉力较小,使用任何机械都不省功,所以拉力在两斜面上做功相同。速度相同,物体沿 $ AC $ 运动时用时较少,根据公式 $ P = \frac{W}{t} $ 可知,拉力沿 $ AC $ 运动时拉力做功的功率较大。故选 A。
答案
A
解析
斜面光滑,无额外功,拉力做功等于克服重力做功,同一物体升高相同高度,故$W_1 = W_2$;$AB > AC$,斜面越长越省力,所以$F_1 < F_2$;速度相同,$AB$更长,运动时间$t_1 > t_2$,由$P=\frac{W}{t}$得$P_1 < P_2$。
例 2 工人师傅用一个滑轮组从水平地面吊起一质量为 $ 180\ \mathrm{kg} $,底面积为 $ 600\ \mathrm{cm}^2 $ 的货物,所用拉力为 $ 800\ \mathrm{N} $,在 $ 10\ \mathrm{s} $ 内货物被提起 $ 1\ \mathrm{m} $。($ g $ 取 $ 10\ \mathrm{N/kg} $)求:

(1) 工人师傅做功的功率;
(2) 不计摩擦阻力,动滑轮的重力。
分析和解:(1) 工人师傅做的功为 $ W = Fs = 800\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 2400\ \mathrm{J} $,做功的功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{2400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 240\ \mathrm{W} $;
(2) 不计摩擦阻力时,$ F = \frac{(G_物 + G_动)}{n} $,所以 $ G_动 = nF - G_物 = 3 × 800\ \mathrm{N} - 1800\ \mathrm{N} = 600\ \mathrm{N} $。
答:(1) 工人师傅做功的功率是 $ 240\ \mathrm{W} $;
(2) 不计摩擦阻力,动滑轮受到的重力为 $ 600\ \mathrm{N} $。
(1) 工人师傅做功的功率;
(2) 不计摩擦阻力,动滑轮的重力。
分析和解:(1) 工人师傅做的功为 $ W = Fs = 800\ \mathrm{N} × 3\ \mathrm{m} = 2400\ \mathrm{J} $,做功的功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{2400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 240\ \mathrm{W} $;
(2) 不计摩擦阻力时,$ F = \frac{(G_物 + G_动)}{n} $,所以 $ G_动 = nF - G_物 = 3 × 800\ \mathrm{N} - 1800\ \mathrm{N} = 600\ \mathrm{N} $。
答:(1) 工人师傅做功的功率是 $ 240\ \mathrm{W} $;
(2) 不计摩擦阻力,动滑轮受到的重力为 $ 600\ \mathrm{N} $。
答案
(1) 货物被提起高度 $ h = 1\ \mathrm{m} $,由图可知承担物重的绳子段数 $ n = 3 $,则绳子自由端移动距离 $ s = nh = 3×1\ \mathrm{m} = 3\ \mathrm{m} $。
工人做的总功 $ W = Fs = 800\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m} = 2400\ \mathrm{J} $,
功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{2400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 240\ \mathrm{W} $。
(2) 货物重力 $ G_物 = mg = 180\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg} = 1800\ \mathrm{N} $,
不计摩擦阻力,$ F = \frac{G_物 + G_动}{n} $,
则动滑轮重力 $ G_动 = nF - G_物 = 3×800\ \mathrm{N} - 1800\ \mathrm{N} = 600\ \mathrm{N} $。
答:(1) $ 240\ \mathrm{W} $;(2) $ 600\ \mathrm{N} $。
工人做的总功 $ W = Fs = 800\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m} = 2400\ \mathrm{J} $,
功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{2400\ \mathrm{J}}{10\ \mathrm{s}} = 240\ \mathrm{W} $。
(2) 货物重力 $ G_物 = mg = 180\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg} = 1800\ \mathrm{N} $,
不计摩擦阻力,$ F = \frac{G_物 + G_动}{n} $,
则动滑轮重力 $ G_动 = nF - G_物 = 3×800\ \mathrm{N} - 1800\ \mathrm{N} = 600\ \mathrm{N} $。
答:(1) $ 240\ \mathrm{W} $;(2) $ 600\ \mathrm{N} $。
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