如图所示,工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度,重物的重力为G物,动滑轮的重力为G动,此装置的机械效率为η,不计绳重和摩擦.则工人所用的拉力为(  )A. G物+G动2B. G物2ηC. G物+ηG动ηD. G动2(1−η)

问题描述:

如图所示,工人用动滑轮把重物匀速提升到一定高度,重物的重力为G,动滑轮的重力为G,此装置的机械效率为η,不计绳重和摩擦.则工人所用的拉力为(  )
A.

G+G
2

B.
G
2η

C.
G+ηG
η

D.
G
2(1−η)

①不计摩擦和绳重,由两股绳子承担物体和动滑轮的总重,F=

1
2
(G+G),故A正确;
②设物体升高的高度h,可求绳子*端通过的距离s=2h,
提升重物做的功为有用功:W=Gh,
∵η=
W
W

拉力做的功为总功:
W=
W
η 
=
Gh
η

又∵W=Fs,
∴拉力的大小:
F=
W
s
=
Gh
η
2h
=
G
,故B正确;
③使用动滑轮做的额外功:
W=Gh,
W=W-W=Fs-Gh,
∵η=
W
W
=
Fs−Gh
Fs

∴拉力的大小:F=
G
2(1−η)
,故D正确;
根据C中结果反推导,发现η=
Gh
Fh−Gh
,不符合机械效率的定义,故C错.
故选A、B、D.
答案解析:由图知使用动滑轮时承担物重的绳子股数n=2,设物体升高的高度h,可求绳子*端通过的距离s,拉力F的大小有多种解法:
①不计绳重和摩擦,拉力的大小F=
1
2
(G+G);
②提升重物做的功为有用功W=Gh,拉力做的功为总功W=Fs,机械效率等于有用功与总功的比值,根据机械效率可求拉力的大小;
③求出了有用功,知道动滑轮的重和提升的高度,可以求出额外功,进而求出总功(总功等于有用功加上额外功),再根据W=Fs求拉力大小.
考试点:动滑轮拉力的计算;功的计算;有用功和额外功.
知识点:本题提供了使用滑轮组时三种计算拉力大小的方法,注意条件:不计绳重和摩擦.