用如图1(甲)所示的滑轮组提升物体,所挂物体的重力从G1开始逐渐等量增加,在此过程中物体始终以不变的速度v被提升相同的高度,当所挂物重达到G2时绳子被拉断;图1(乙)

发布时间:2020-08-07 01:53:25

用如图1(甲)所示的滑轮组提升物体,所挂物体的重力从G1开始逐渐等量增加,在此过程中物体始终以不变的速度v被提升相同的高度,当所挂物重达到G2时绳子被拉断;图1(乙)记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物重的增加而变化的图象.请完成下列有关分析和计算(每个滑轮等重,不计绳重和摩擦).
(1)每个滑轮的重为多少?
(2)绳子能承受最大拉力是多大?
(3)拉力的最大功率是多大?
(4)在图2中,定量画出总功率P随拉力F变化的图象.

网友回答

解:(1)∵在不考虑绳重和摩擦时,当挂物体重力为G1时,则η1=,其中G动=2G0,
∴G0=.
同理可得:∴G0=.
(2)滑轮组提升物体时,有4段绳子承担物体的重,则F====G+G0,
当所挂物重达到G2时绳子被拉断;
所以,F大=G2+G0=G2+×=.
(3)因为此过程中物体始终以不变的速度v,所以当重力为G2时拉力最大,这时的功率也最大,
则拉力的最大功率为P大=F大v=.
(4)∵此过程中物体始终以不变的速度v上升,则总功率P=F×4v,
∴当挂物体重力为G1时,
F1=,P1=.
当挂物体重力为G2时,
F2=,P2=.
故作出的图象如下:

答:(1)每个滑轮重为.
(2)绳子能承受的最大拉力是.
(3)拉力的最大功率为.
(4)总功率P随拉力F变化的图象如图.
解析分析:(1)在不考虑绳重和摩擦时,利用η= 求出每个动滑轮的重.
(2)根据F=求出绳子能承受最大拉力.
(3)由乙图可知,当重力为G2是拉力的最大,因为此过程中物体始终以不变的速度v,所以这时的功率最大,利用功率公式即可求出最大功率.
(4)首先根据公式得出总功率P与拉力F的变化关系式,然后根据重力为G1、G2得出两组功率和拉力的数据,最后按照作图的规则完成图象

点评:滑轮组提升物体时,在不考虑绳重和摩擦时,利用η=和F=计算相关的量,是比较常用的方法,一定要掌握.
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