精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
3. 如图甲是一副小型起重机吊起货物的图片,货物挂在动滑轮的下端,绳子的自由端通过放置在起重机上的卷扬机竖直向上拉动,最右端时为了防止吊起货物时起重机向左倾倒而挂的配重.起重机吊起重物时主要结构可简化成如图乙所示.已知AB、CD、DE水平且长度为1m,BC段的水平距离CF也为1m,前轮与地的接触点在B点的正下方,后轮与地的接触点在D点的正下方.起重机的自重(含配重)为3×104N,重心在CD中点.起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计,g取10N/kg.
(1)为使起重机吊起货物时不发生倾倒,求起重机最多能吊起货物的质量m;
(2)当起重机吊起质量m1=2×102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时,卷扬机的输出功率P1=1.1kW.求此时滑轮组的机械效率η;
(3)当起重机吊起质量m2=3×102kg的物体仍以v=0.5m/s的速度匀速上升时,求卷扬机的输出功率P2

分析 (1)以前轮圆心作为支点,将物重和配重分别看作动力和阻力,已知两力臂AB、(FC+$\frac{1}{2}$CD)的长,依据杠杆的平衡条件列式求解即可.
(2)根据W有用=Gh=Gvt计算有用功;根据W=P1t计算总功,由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算机械效率
(3)根据P=Fv和F=$\frac{1}{n}$(G+G)先计算动滑轮重,再计算提起质量为物体m2时绳子自由端拉力F′,最后根据P2=F′×4v计算卷扬机的输出功率P2

解答 解:
(1)由乙图起重机相当于一个杠杆,如图所示:,
根据杠杆的平衡条件:mg×AB=G起重机×(FC+$\frac{1}{2}$CD),
即:m×10N/kg×1m=3×104N×(1m+$\frac{1}{2}$×1m),
解得:m=4.5×103kg;
(2)设提起重物的时间为t,
此时滑轮组的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{Gvt}{{P}_{1}t}$×100%=$\frac{2×1{0}^{2}kg×10N/kg×0.5m/s×t}{1.1×1{0}^{3}W×t}$×100%≈90.9%;
(2)提起质量m1物体时,由甲图可知通过动滑轮绳子的段数n=4,
钢绳自由端速度vF=4v,
P1=F4v,
F=$\frac{{P}_{1}}{4v}$=$\frac{1.1×1{0}^{3}W}{0.5m/s×4}$=550N,
起重机的钢丝绳重和滑轮与轴之间的摩擦不计,提起质量m1物体时,F=$\frac{1}{4}$×(G+G),
G=4F-G=4×550N-2×102kg×10N/kg=200N,
当提起质量为m2物体的时钢绳自由端拉力:
F′=$\frac{1}{4}$×(G′+G)=$\frac{1}{4}$×(3×102kg×10N/kg+200N)=800N,
此时卷扬机的输出功率:
P2=F′×4v=800N×4×0.5m/s=1600W.
答:(1)为使起重机吊起货物时不发生倾倒,起重机最多能吊起货物的质量为4.5×103kg;
(2)当起重机吊起质量m1=2×102kg的物体以v=0.5m/s的速度匀速上升时,卷扬机的输出功率P1=1.1kW.此时滑轮组的机械效率为90.9%;
(3)当起重机吊起质量m2=3×102kg的物体仍以x=0.5m/s的速度匀速上升时,卷扬机的输出功率为1600W.

点评 本题考查了杠杆的平衡条件、机械效率和功率的计算,过程复杂,有一定难度.关键是在不计绳重和摩擦时,用好公式F=$\frac{1}{n}$(G+G).

练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

11.下列说法正确的是(  )
A.煮熟的汤圆上浮是因为汤圆的重力变小了
B.轮船停在码头上卸货的过程中,所受的浮力不变
C.使悬浮或漂浮在盐水中的鸡蛋下沉,可以通过向盐水中加些盐来实现
D.同一远洋货轮从北大西洋驶入印度洋时,轮船将下沉一些,则印度洋的海水密度小

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:解答题

12.“阳光动力2号”太阳能飞机4月飞抵南京,向世人展示了创新和环保理念.飞机飞行时利用电磁波与地面取得联系;太阳能属于可再生(选填“可再生”或“不可再生”)能源;飞行时螺旋桨将空气推向后方,同时获得向前的推力,说明力的作用是相互的.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

9.如图所示,在一水平地面上,木箱重500N,用F=150N的力拉动木箱做匀速直线运动(不计滑轮重量及绳与滑轮间的摩擦),木箱受到的摩擦力为300N,方向向右.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:解答题

16.物体A静止在水平面上,请画出物体A所受力的示意图.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:解答题

8.在“探究滑轮组的机械效率”时,小明利用两组滑轮组进行了5次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测定前4组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮得第5组数据,测得数据如表:
实验
次数
动滑轮
重G/N
物重
G/N
钩码上升高度h/m动力
F/N
动力作用点移动距离s/m滑轮组的机械
效率η/%
10.510.10.70.347.6
20.510.20.70.647.6
30.520.11.10.360.6
40.540.120.3
5140.10.5
(1)请根据前四组数据,在图甲中画出实验中滑轮组的绕绳方法.
(2)表格中编号①处数据应为66.7%;根据图乙中弹簧测力计可知编号②数据应为1.6N.
(3)由表中第3、4组数据可知,同一滑轮组的机械效率与摩擦和被提升的物重有关.
(4)有的同学认为:“机械越省力,它的机械效率越高”.你是用小明收集的数据中4、5两组数据对比分析来判断这句话是错误的.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

15.体育课上,小刘同学用500N的推力,在1.2s时间内使重40N的铅球沿推力方向向斜上方移动了1.2m,而后铅球离手向前继续运动8m落地.小刘推铅球时的功率是(  )
A.500WB.40WC.50WD.4W

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

12.下列有关自行车结构及使用的说法中正确的是(  )
A.把手处刻有花纹是为了增大接触面积减小摩擦力
B.自行车转弯时受到的各力相互平衡
C.下坡时自行车速度越来越大是由于阻力越来越小
D.适当增大座垫面积能减小对人臀部的压强

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

13.用图所示的简单机械,使重同样为G的物体都处于静止状态,不计摩擦、机械自重及绳的重量.关于图中各个力的大小关系,下列判断正确的是(  )
A.F2>F1=F4B.F1>F3=F4C.F2>F4>F1D.F2>F3>F4

查看答案和解析>>

同步练习册答案