一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳子提升一个质量为m的重物,开始车在滑轮的正下方,绳子的端点A离滑轮的距离是H.车由静止开始向左作匀加速的运动,过了时间t绳子与水平方向的夹角是θ,如图的所示.问:在这个过程中,车对重物做了多少功?
问题描述:
一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳子提升一个质量为m的重物,开始车在滑轮的正下方,绳子的端点A离滑轮的距离是H.车由静止开始向左作匀加速的运动,过了时间t绳子与水平方向的夹角是θ,如图的所示.问:在这个过程中,车对重物做了多少功?
答
当绳子端点由A移到B时,重物升高的高度h=
-H,H gsinθ
重力势能增加为EP=mgh=mgH
.1−sinθ sinθ
设绳子端点到达B点时车速为v,此时重物上升速度v物,由速度的分解
得v物=v•cosθ
另外,由s=
t 而s=Hcotθ v 2
得v=2H
cotθ t
故v物=vcosθ=2Hcosθ•
cotθ t
车对重物做功等于重物机械能的增加,所以
W=mgh+
m1 2
=
v
2
物
+2mH2cot2θcos2θ t2
mgH(1−sinθ) sinθ
答:在这个过程中,车对重物做的功为
+2mH2cot2θcos2θ t2
.mgH(1−sinθ) sinθ
答案解析:先求出重物上升的高度,根据速度的合成与分解表示出物体的速度,然后根据车对重物做功等于重物机械能的增加列方程.
考试点:功能关系;运动的合成和分解.
知识点:本题关键记住“通过绳子连接的物体,沿着绳子方向的分速度相等”的结论,同时结合运动学公式列式求解.