Question

13．小明用如圖所示的甲、乙、丙三種方式將重為G₁的物體提高h(yuǎn)的過(guò)程中，繩自由端的拉力分別為F₁、F₂、F₃，繩自由端移動(dòng)的距離分別為s₁、s₂、s₃，三次的機(jī)械效率分別為η₁、η₂、η₃，毎個(gè)滑輪重均為G₂．以下分析不正確的是（　�。�

• A． 無(wú)論何種情況下，F(xiàn)_I＞F₂=F₃，η₁最大
• B． 無(wú)論何種情況下，s₂＞s₃=2s₁，η₂=η₃
• C． 如果G₁＜G₂，不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)₁＜F₂=F₃
• D． 如果G₁＞G₂，不計(jì)繩重和摩擦，F(xiàn)₁＜F₂=F₃

Answer 1

分析 （1）不計(jì)繩重和摩擦，使用定滑輪時(shí)，F(xiàn)=G；使用動(dòng)滑輪：F=$\frac{1}{2}$（G₁+G_動(dòng)），使用滑輪組：F=$\frac{1}{n}$（G+G_動(dòng)），然后分G₁＜G₂和G₁＞G₂兩種情況討論比較拉力的大�。�
（2）根據(jù)定滑輪和動(dòng)滑輪以及滑輪組的工作特點(diǎn)，比較s與h的關(guān)系，進(jìn)而得出繩自由端移動(dòng)的距離的大小；
（3）利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額}}$=$\frac{Gh}{Gh+{G}_{動(dòng)}h}$分析比較機(jī)械效率的大小．

解答 解：由圖知，甲圖為定滑輪，乙圖為動(dòng)滑輪，丙圖為一個(gè)定滑輪和一個(gè)動(dòng)滑輪組成的滑輪組，
（1）不計(jì)繩重和摩擦，則F₁=G₁；F₂=$\frac{1}{2}$（G₁+G₂），F(xiàn)₃=$\frac{1}{2}$（G₁+G₂），
如果G₁＜G₂，則F₁＜F₂=F₃，
如果G₁＞G₂，則F₁＞F₂=F₃；
（2）s₁=h，s₂=2h，s₃=2h；故s₂=s₃＞s₁；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，則η₁=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總1}}$=$\frac{{G}_{1}h}{{G}_{1}h}$=1；
η₂=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總2}}$=$\frac{{G}_{1}h}{{（G}_{1}+{G}_{2}）h}$=$\frac{{G}_{1}}{{G}_{1}+{G}_{2}}$；
η₂=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總3}}$=$\frac{{G}_{1}h}{{（G}_{1}+{G}_{2}）h}$=$\frac{{G}_{1}}{{G}_{1}+{G}_{2}}$；
所以，η₁最大，η₂=η₃；
若考慮繩重和摩擦，則有：η₁最大，η₂＞η₃；
綜上分析可知，選項(xiàng)ABD錯(cuò)誤，C正確．
故選ABD．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了定滑輪和動(dòng)滑輪以及滑輪組的工作特點(diǎn)，滑輪組繩子拉力的計(jì)算、機(jī)械效率的計(jì)算方法．解答此題的關(guān)鍵是根據(jù)不同情況進(jìn)行分類討論．