【分析】
我们可以分两步梳理解题思路:
1. 先分析甲图的滑轮:甲是常规使用的动滑轮,轴随重物同步移动,拉力作用在绳的自由端。在不计绳重、滑轮重和摩擦的条件下,常规动滑轮省一半力,绳端移动距离是物体上升距离的2倍,代入物重和提升高度算出F甲和s甲,就能判断A、B选项的对错。
2. 再分析乙图的滑轮:乙的滑轮同样随拉力移动,属于动滑轮,但拉力作用在滑轮的轴上,两段绳子的拉力都等于物重,此时动滑轮为费力杠杆,拉力大小是物重的2倍,拉力端移动距离是物体上升距离的1/2,代入数值计算F乙和s乙,就能判断C、D选项的对错,最终选出正确答案。
【解析】
解:
① 对甲图进行计算:
甲为常规动滑轮,不计绳重、滑轮重和摩擦,根据动滑轮工作特点:
拉力 $F_{\mathrm{甲}}=\frac{1}{2}G_{\mathrm{物}}=\frac{1}{2}×200\ \mathrm{N}=100\ \mathrm{N}$,
拉力端移动距离 $s_{\mathrm{甲}}=2h=2×2\ \mathrm{m}=4\ \mathrm{m}$,
因此A选项中$F_{\mathrm{甲}}=200\ \mathrm{N}$错误,B选项中移动距离为2m错误,A、B均不符合要求。
② 对乙图进行计算:
乙的滑轮为反向使用的动滑轮,拉力作用在滑轮轴上,两段绳子的拉力都等于物重$G_{\mathrm{物}}$,对滑轮受力平衡可得:
$F_{\mathrm{乙}}=2G_{\mathrm{物}}=2×200\ \mathrm{N}=400\ \mathrm{N}$,
拉力端移动距离 $s_{\mathrm{乙}}=\frac{1}{2}h=\frac{1}{2}×2\ \mathrm{m}=1\ \mathrm{m}$,
因此C选项中$F_{\mathrm{乙}}=200\ \mathrm{N}$错误,D选项描述正确。
【答案】D
【知识点】
动滑轮实质,力与距离关系
【点评】
本题的易错点是直接套用常规动滑轮“省一半力”的结论,忽略乙图中拉力作用在动滑轮轴上的特殊使用场景。这类反向使用的动滑轮属于费力杠杆,会成倍增大拉力同时省距离,解题时要结合杠杆本质或者受力分析推导,不能死记硬背通用结论。
【难度系数】
0.5