Question

如圖所示，A是一個重為G的活塞，B是一個粗細均勻、豎直固定放置的圓筒．用豎直向下的力F₁推活塞A，使其恰能以速度v₁勻速向下運動（如圖甲），活塞從金屬筒上端移動到下端的過程中，所用時間為t₁，F(xiàn)₁做的功為W₁，功率為P₁；若對活塞A施以豎直向上的力F₂，使其恰能以速度v₂勻速向上運動（如圖乙），活塞從金屬筒下端移動到上端的過程中，所用時間為t₂，F(xiàn)₂做的功為W₂，功率為P₂．已知F₁=G，P₁=P₂．則下列判斷正確的是（ ）

A．v₁：v₂=2：1
B．t₁：t₂=3：1
C．F₁：F₂=1：2
D．W₁：W₂=1：3

Answer 1

【答案】分析：解決本題的關鍵是知道活塞向下運動和向上運動時方向相反，大小相等，根據(jù)受力平衡求出F₁與F₂的大小，再根據(jù)公式P=FV，求出速度的比值，最后利用速度的變形公式t=求出結果．
解答：解：當F₁=G時，活塞A恰能勻速下滑，此時f=F₁+G=2G，
當用豎直向上的力F₂作用于活塞A時，恰能使物體勻速向上滑動時，F(xiàn)₂=f+G=3G，
所以，F(xiàn)₁：F₂=G：3G=1：3，
由于F₁與F₂在勻速推動活塞運動時的功率都相等，故根據(jù)公式P=FV可知，===3：1，
由于活塞運動路程相同，根據(jù)t=，可得：t₁：t₂=v₂：v₁=1：3；
又∵P₁=P₂，則由W=Pt得：W₁：W₂=P₁t₁：P₂t₂=t₁：t₂=1：3；
由此分析可知，只有D正確．
故選D．
點評：對于這類綜合性較強的力學和運動學的結合題目，要抓住問題的關鍵，比如本題的活塞所受摩擦力，進行分析求解．