如图1所示,科技馆里甲、乙两位同学利用滑轮组把自己匀速提升至高处.如图2甲所示,甲同学匀速提升自已时的拉力F1为120N,滑轮组提升甲同学的机械效率为η1;如图2乙所示,乙同学利用另一套滑轮组匀速提升自已时的拉力F2为80N,滑轮组提升乙同学的机械效率为η2.已知η1:η2=10:9,甲同学匀速提升自己时对吊板的压力N1与乙同学匀速提升自己时对吊板的压力N2之比为19:23,甲、乙两位同学拉力的功率相等.不计绳重和滑轮轴摩擦.求:
(1)在匀速提升自己时,甲、乙两同学上升速度之比;
(2)甲、乙两位同学各自所受的重力G甲和G乙.
解:甲同学受力如图甲所示,G甲=N1+F1…①
乙同学受力如图乙所示,G乙=N2+F2…②
(1)由==1;可得===,
v甲=;v乙=,
可得甲、乙两同学上升速度之比:
==;
(2)η1===,
η2===,
则===,
可得A:
=…③
由受力平衡方程①②式可得:
=;即=…④
由③④式,解得:
G甲=500N,G乙=540N.
答:(1)在匀速提升自己时,甲、乙两同学上升速度之比为6:5;
(2)甲、乙两位同学各自所受的重力分别为500N、540N.
对甲乙两同学进行受力分析,如图所示,
(1)由图知承担物重的绳子股数n,知道拉力大小和甲、乙两位同学拉力的功率相等,利用P=Fv求拉力端移动速度关系,而拉力移动速度等于人上升速度的5倍、9倍,据此可求甲、乙两同学上升速度之比;
(2)利用η====求滑轮组的机械效率,知道拉力大小根据效率关系求人重之比,而人受重力等于支持力加上拉力,知道支持力之比(压力之比)可求两位同学的重.
点评:本题考查了学生对速度公式、功率公式、效率公式的掌握和运用,关键:一是分析滑轮组得出两图承担物重的绳子股数(直接从动滑轮上引出的绳子股数),二是利用好功率推导公式P=Fv.
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