如圖所示,是小宇同學設計的一個實驗裝置。質量為5kg的物體M1靜止於水平導軌AB的B端,導軌AB及支架只可繞着...
問題詳情:
如圖所示,是小宇同學設計的一個實驗裝置。質量為5kg的物體M1靜止於水平導軌AB的B端,導軌AB及支架只可繞着固定於地面上的過C點的轉動軸在豎直平面內轉動(導軌及支架的形狀和尺寸已在圖中標出,質量忽略不計).一根沿水平方向的細繩,一端連在物體M1上,一端繞過滑輪組連在電動機的轉軸上,電動機轉動時,可以通過細繩拉動物體M1沿導軌水平向A端移動。質量為8kg 的物體M2放在地面上,並通過細繩掛在動滑輪E2上,在實驗*作過程中,M2始終未離開地面。與滑輪組、電動機有關的摩擦不計,動滑輪E2的質量為0.2kg,細繩未發生形變,g取10N/kg。
(1)當電動機的輸出功率為2.5W時,剛好可以通過細繩拉動物體M1以0.1m/s 的速度沿導軌水平向A端勻速運動,地面對物體M2的支持力為N1,求細繩對物體M1的拉力為多少?
(2)從物體M1開始運動時電動機起,導軌及支架能保持靜止的最長時間為多少?
(3)將物體M1換成另一質量更大的物體,當電動機通過細繩拉動它仍以0.1m/S 的速度從B端沿導軌勻速向A端運動時,物體M2受到地面的支持力為N2,且Nl:N2=16:1.若此時電動機兩端電壓為6V,電動機線圈的電阻為2Ω,電動機消耗的電能除了線圈發熱外,全部用於對細繩做功,電動機允許通過的最大電流為1.5A.求此時通過電動機的電流為多少?
【回答】
【解析】:(1)細繩對物體M1的拉力拉力F125N;
細繩對物體M1的拉力拉力F1為25N;
(2)作用在支架上的摩擦力f=F=25N.此時支架受到物體M1對它的摩擦力和M1對它的壓力的作用,支架受到的壓力N=G1=m1g=5×10=50N.假設導軌靜止時所受M1的壓力的力臂為l1,所受摩擦力的力臂l2=0.6m,根據槓桿平衡條件有:Nl1=fl2;
l10.3m;
保持靜止的時間t3s;
導軌及支架能保持靜止的最長時間為3s;
(3)M2和動滑輪受到重力、繩子拉力、地面支持力的作用,因動滑輪省力一半,於是有:G2+G動=2F+N1
N1=m2g+m動g﹣2F=8kg×10N/kg+0.2kg×10N/kg﹣2×25N=32N;
換M1後,因為Nl:N2=16:1 N22N;
此時繩子的拉力F240N;
此時電動機的輸出功率為P出2=F2v=40N×0.1m/s=4W;
由P出2=P2﹣P損2有:UI2﹣I22r=P出2,即6I2﹣2I22=4;
解得I2=1(A)或I2=2(A)(不合題意,捨去);
此時通過電動機的電流為1A。
知識點:九年級下
題型:計算題
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