Question

如圖甲所示，某工地用固定在水平工作臺(tái)上的卷揚(yáng)機(jī)（其內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力）通過滑輪組勻速提升貨物。為監(jiān)測卷揚(yáng)機(jī)的工作情況，將固定卷揚(yáng)機(jī)的工作臺(tái)置于水平杠桿的A端，杠桿的B端連接有配重C，其下方與壓力傳感器相接觸，杠桿AB可繞轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)提升G₁=1450N的重物以速度v₁勻速上升時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)的拉力為F₁，滑輪組的機(jī)械效率為η₁，壓力傳感器顯示其對(duì)配重C的支持力為N₁；當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)提升重為G₂的重物以速度v₂勻速上升時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)的拉力為F₂，滑輪組的機(jī)械效率為η₂，壓力傳感器顯示其對(duì)配重C的支持力為N₂。拉力F₁、F₂做功隨時(shí)間變化的圖像分別如圖22乙中①、②所示。已知卷揚(yáng)機(jī)及其工作臺(tái)的總重為500N，配重C所受的重力為200N，4υ₁=3υ₂，88η₁=87η₂，5AO=2OB。杠桿AB所受的重力、繩的質(zhì)量和滑輪與軸的摩擦均可忽略不計(jì)。求：

（1）卷揚(yáng)機(jī)提升重物G₂時(shí)的功率；

（2）動(dòng)滑輪所受的重力；

（3）N₁與N₂的比值。

 

Answer 1

【答案】

（1）1800W（2）50N（3）2：3

【解析】

試題分析：（1）由題中W－t圖像可知P₂==1800W  2分

（2）設(shè)動(dòng)滑輪所受重力為G_動(dòng)，卷揚(yáng)機(jī)及其工作平臺(tái)所受重力為G。

根據(jù)圖像可知t=1.0s內(nèi)，拉力F₁、F₂做功分別為W₁=900J，W₂=1800J

===， ==，4v₁=3v₂，解得=

=×= ，G₁=1450N，解得G₂=2200N   1分

提升重物G₁的過程中，重物和動(dòng)滑輪受力分析如答圖6所示，卷揚(yáng)機(jī)及其工作平臺(tái)受力分析如答圖7所示，杠桿AB受力分析如答圖8所示，配重C受力分析如答圖9所示。提升重物G₂的過程中，重物和動(dòng)滑輪受力分析如答圖10所示，卷揚(yáng)機(jī)及其工作平臺(tái)受力分析如答圖11所示，杠桿AB受力分析如答圖12所示，配重C受力分析如答圖13所示。 1分

 

 

由受力分析可知5F₁= G₁+G_動(dòng)  5F₂= G₂+G_動(dòng) ，解得G_動(dòng)=50N     1分

（3）F₁===300N， N_A1= G-F₁="500N-300N=" 200N，

N′_A1= N_A1，5AO=2OB， F′_B1===80N   - 1分

F_B1= F′_B1，N₁=G_C- F_B1="200N-80N=120N"

F₂===450N， N_A2= G-F₂=500N-450N=50N，

N′_A2= N_A2，5AO=2OB， F′_B2===20N

F_B2= F′_B2，N₂=G_C- F_B1="200N-80N=120N"

==    1分

（其他方法正確均可得分）

考點(diǎn)：功率的計(jì)算；重力的計(jì)算；杠桿的平衡條件；動(dòng)滑輪拉力的計(jì)算．

點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)綜合題，要求靈活利用所學(xué)知識(shí)、選用所學(xué)公式，利用好滑輪組的特點(diǎn)、杠桿平衡條件，能從圖象得出相關(guān)信息是本題的關(guān)鍵，難題！