Question

7．如圖所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪K，一條不可伸長(zhǎng)的輕繩繞過(guò)K分別與物塊A、B相連，A、B的質(zhì)量分別為m_A、m_B，開始時(shí)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升．已知當(dāng)B上升距離為h時(shí)，B的速度為v．求：
（1）此過(guò)程中物塊A克服摩擦力所做的功（重力加速度為g）；
（2）輕繩對(duì)物塊B做的功；
（3）系統(tǒng)機(jī)械能的變化量及機(jī)械能是增加還是減少？

Answer 1

分析 （1）AB組在一個(gè)整體，故AB的速度一定相同，則動(dòng)能定理可求得A克服摩擦力所做的功；
（2）對(duì)B，根據(jù)動(dòng)能定理列式求解；
（3））對(duì)AB組成的系統(tǒng)，由于摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功，所以系統(tǒng)機(jī)械能減少，減少量等于克服摩擦力做的功．

解答 解：（1）由于連接AB繩子在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中未松，故AB有一樣的速度大小，對(duì)AB系統(tǒng)，由動(dòng)能定理有：
Fh-W-m_Bgh=$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）v²
求得：W=Fh-m_Bgh-$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）v²；
（2）對(duì)B，根據(jù)動(dòng)能定理得：
$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}^{2}=W′-{m}_{B}gh$
解得：W′=$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}^{2}-{m}_{B}gh$
（3）對(duì)AB組成的系統(tǒng)，由于摩擦力對(duì)系統(tǒng)做負(fù)功，所以系統(tǒng)機(jī)械能減少，減少量△E=Fh-m_Bgh-$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）v²．
答：（1）A克服摩擦力所做的功為Fh-m_Bgh-$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）v²；
（2）輕繩對(duì)物塊B做的功為$\frac{1}{2}{m}_{B}{v}^{2}-{m}_{B}gh$；
（3）系統(tǒng)機(jī)械能的變化量為Fh-m_Bgh-$\frac{1}{2}$（m_A+m_B）v²，機(jī)械能減少．

點(diǎn)評(píng) 本題考查動(dòng)能定理的應(yīng)用，解題時(shí)應(yīng)將B作為整體分析，不必考慮AB間的相互作用力做功，難度適中．