小華為幫助爸爸搬運裝修材料設計了如圖所示的甲、乙兩種方案,小華采用相同的滑輪組按不同的搬運方案,分別將地面上質量相同的材料勻速運送到二樓,所用拉力分別為F甲、F乙,它們的機械效率分別為η甲、η乙,則下列關系正確的是(不計繩重與摩擦)
A.F甲>F乙,η甲=η乙
B.F甲<F乙,η甲<η乙
C.F甲>F乙,η甲>η乙
D.F甲<F乙,η甲=η乙
A
(1)忽略繩重及摩擦,使用滑輪組時的拉力F=(G物+G動),左圖承擔物重的繩子股數n=2,右圖承擔物重的繩子股數n=3,而動滑輪重相同、提升的物體重相同,據此判斷拉力大小關系;
(2)兩圖分別將同一物體勻速提高到相同高度,做的有用功相同;由題知,忽略繩重及摩擦,所做的額外功為提升動滑輪做的功,由W額=G動h可知額外功相同,又因為總功等于有用功加上額外功,所以總功相同,所以可以得出兩圖的機械效率相同.
解答:(1)∵忽略繩重及摩擦,承擔物重的繩子股數n甲=2,n甲=3,
∴兩圖所用拉力:
F甲=(G物+G動),F乙=(G物+G動),
∵滑輪相同,提升的物體重相同,
∴F甲>F乙;
(2)∵兩圖將同一物體勻速提高相同的高度,
∴做的有用功W有相同,
∵忽略繩重及摩擦,所做的額外功W額=G動h
∴額外功W額相同,
又∵W總=W有+W額,
所以總功相同,
∵η=,
∴兩圖的機械效率η相同,即η甲=η乙.
故選A.
點評:本題是一個選擇題,實質上是一個小綜合題,本題的關鍵有二:一是n的確定,二是忽略摩擦和繩重時,W額=G動h.