问题 选择题

如图所示,物体A和B的质量均为m,且分别与轻绳连接跨过定滑轮,现用力拉物体B使它沿水平面向右做匀速运动,物体B从C点运动到D点拉力做功为W1,从D点运动到E点拉力做功为W2,且CD的距离与DE的距离相等,在此过程中,绳子对A的拉力大小为FT,则(  )

A.W1<W2,FT>mg

B.W1<W2,FT<mg

C.W1>W2,FT=mg

D.W1=W2,FT>mg

答案

将B的运动分解为沿绳子方向的运动,以及垂直绳子方向运动即绕滑轮的转动,如图

解得:vA=vBcosα,α减小,则vA逐渐增大,说明A物体在竖直向上做加速运动,

由牛顿第二定律FT-mg=ma,

可知绳子对A的拉力FT>mg,

物体B的速度VB恒定,前后过程中物体B位移恒定(用SB表示).

我们假定物体B匀速运动的速度趋于零,那么根据极限的概念,在C→D→E的过程中,时间趋于无穷大.

这样的假定并不违反试题表述的物理过程.  

即:VB→0,则:t1→∞、t2→∞.进一步推导得到:物体A的加速度aA→0,绳子拉力FT→mg.

 对物体B受力平衡分析可得:F→FTcosα,

    在0≤α≤90度域内,函数cosα随α增大而减小.

 根据试题表述的物理过程,在C→D→E的过程中,α递减,则F递增.

    那么拉力F的平均作用力在C→D过程小于在D→E过程.

 由此,根据功的定义式:W=FS,

     可知:W1<W2

  故选A.

选择题
单项选择题 A1型题