问题 计算题

某科技小组设计的提升重物的装置如图甲所示。图中水平杆CD与竖直杆EH、DI组合成支架固定在水平地面上。小亮站在地面上通过滑轮组提升重物,滑轮组由动滑轮Q和安装在水平杆CD上的两个定滑轮组成。小亮以拉力F1匀速竖直提升物体A的过程中,物体A的速度为υ1,滑轮组的机械效率为ηA。小亮以拉力F2匀速竖直提升物体B的过程中,物体B的速度为υ2,滑轮组的机械效率为ηB。拉力F1、F2做的功随时间变化的图像分别如图乙中①、②所示。已知:υ1=3υ2,物体A的体积为VA,物体B的体积为VB,且3VA=2VB,物体A的密度为ρA,物体B的密度为ρB,且8ρA=7ρB。(不计绳的质量,不计滑轮与轴的摩擦)求:机械效率ηB与ηA之差。

答案

解:设物体A受的重力为GA,物体B受的重力为GB,动滑轮受的重力为G。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。

由图甲、乙得:

2F1'=GA+ G 2F2'=GB+ G

又因为 F1'= F1    F2'= F2

所以 =                                                     (1)

由题中W-t图像可知:P1==90W,P2==45W

=,υ1=3υ2 解得:=                      (2)

由(1)、(2)解得:=                             (3)

由G=ρgV,3VA=2VB,8ρA=7ρB 解得:=       (4)

由(3)、(4)解得:

G=GA,G=GB

ηA====70%

ηB ===80%

ηB-ηA=80%-70%=10% 。

(其他解法正确的均可)

 
问答题
单项选择题