如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置。质量为5kg的物体M1静止于水平导轨AB的B端,导轨AB及支架只可绕着...
问题详情:
如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置。质量为5kg的物体M1静止于水平导轨AB的B端,导轨AB及支架只可绕着固定于地面上的过C点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计).一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A端移动。质量为8kg 的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验*作过程中,M2始终未离开地面。与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg,细绳未发生形变,g取10N/kg。
(1)当电动机的输出功率为2.5W时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m/s 的速度沿导轨水平向A端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/S 的速度从B端沿导轨匀速向A端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且Nl:N2=16:1.若此时电动机两端电压为6V,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A.求此时通过电动机的电流为多少?
【回答】
【解析】:(1)细绳对物体M1的拉力拉力F125N;
细绳对物体M1的拉力拉力F1为25N;
(2)作用在支架上的摩擦力f=F=25N.此时支架受到物体M1对它的摩擦力和M1对它的压力的作用,支架受到的压力N=G1=m1g=5×10=50N.假设导轨静止时所受M1的压力的力臂为l1,所受摩擦力的力臂l2=0.6m,根据杠杆平衡条件有:Nl1=fl2;
l10.3m;
保持静止的时间t3s;
导轨及支架能保持静止的最长时间为3s;
(3)M2和动滑轮受到重力、绳子拉力、地面支持力的作用,因动滑轮省力一半,于是有:G2+G动=2F+N1
N1=m2g+m动g﹣2F=8kg×10N/kg+0.2kg×10N/kg﹣2×25N=32N;
换M1后,因为Nl:N2=16:1 N22N;
此时绳子的拉力F240N;
此时电动机的输出功率为P出2=F2v=40N×0.1m/s=4W;
由P出2=P2﹣P损2有:UI2﹣I22r=P出2,即6I2﹣2I22=4;
解得I2=1(A)或I2=2(A)(不合题意,舍去);
此时通过电动机的电流为1A。
知识点:九年级下
题型:计算题
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