问题:某商场中,自动扶梯以恒定的速度v1运行,运送人员上楼。某人第一次站到扶梯上不动,扶梯载人上楼过程中做功为W1,做功的功率为P1;第二次这人以相对扶梯的速度v2匀速向上走,扶梯做功W2,做功的功率为P2,以下说法中正确的是 ( )
A.W1>W2,P1<P2 B. W1>W2,P1=P2 C. W1>W2,P1>P2
【解释一】扶梯运送乘客时,无论乘客相对扶梯静止还是匀速运动,都是处于平衡状态,因而两种情况下,扶梯的牵引力不变,扶梯又以恒定速度运动,故由P=Fvcosα可知,牵引力的功率不变.由于乘客第一次乘扶梯上楼的时间比第二次的时间长,由W=Pt知扶梯运客所做的功W1>W2.
【解释二】人两次均处于平衡状态,人受力情况相同,即扶梯对人的支持力等于重力。而第二次人沿扶梯向上走了一段距离,所以第一次扶梯载人运动的距离要比第二次扶梯载人运动的距离长,由W=Fscosα(α是扶梯载人运动的支持力和扶梯所在斜面的夹角)可知W1>W2;扶梯运动的速率不变,由P=Fv1cosα知P1=P2 .
【解释三】第一次扶梯对人做功使人机械能增加,第二次扶梯对人做功,加上人消耗的生物能,使人机械能增加,由此可知W1>W2。扶梯在两种情况下受力和对地速度相同,故电机对扶梯的功率相同。