如图*所示的滑轮组装置,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向.用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G=...
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如图*所示的滑轮组装置,不计绳重和摩擦,绳对滑轮的拉力方向均为竖直方向.用该滑轮组提升放置在水平地面上重为G=80N的重物到高处.用竖直向下的拉力拉绳的自由端,拉力F随时间t变化的图象如图乙所示,重物上升的速度v随时间变化的图象如图*所示.已知在2s~4s内重物上升的竖直高度为2m,求:
(1)在4s~6s内,重物克服重力做功的功率;
(2)在2s~4s内,绳自由端下降的平均速度;
(3)在0~2s内,重物对地面的压力大小.
【回答】
(1)160W.(2)2m/s.(3)40N.
【解析】
(1)由图*可知,在4s~6内,重物做匀速直线运动,其速度v3=2.0m/s,由P==Fv得,重物克服重力做功的功率:P=Gv3=80N×2.0m/s=160W.(2)由图*可知,连接动滑轮绳子的股数n=2,已知在2s~4s内重物上升的竖直高度为2m,则绳子自由端移动的距离:s=nh=2×2m=4m,所用的时间t=4s﹣2s=2s,则在2s~4s内,绳自由端下降的平均速度:v==2m/s.(3)由*图可知,物体在4s~6s内做匀速直线运动,由图乙可知此时的拉力F3=50N,因为不计绳重和摩擦,则由F=(G物+G动)得,动滑轮的重力:G动=nF3﹣G物=2×50N﹣80N=20N,在0~2s内,由图乙可知此时的拉力F1=30N,把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的总重力、向上的支持力以及2股绳子向上的拉力而处于静止状态,由力的平衡条件得,F支+2F1=G+G动,则地面对物体的支持力:F支=G动+G物﹣2F1=20N+80N﹣2×30N=40N,根据力的作用是相互的可知,此过程中重物对地面的压力:F压=F支=40N.
点睛:由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h.(1)由F﹣t图象得出在4s~6s内的拉力F,由v﹣t图象得出重物上升的速度,利用P==Fv求出克服重力做功的功率;(2)由图*可知,连接动滑轮绳子的股数,根据s=nh求出绳子自由端移动的距离,利用v=求出绳子自由端移动的速度;(3)由*图可知,物体在4s~6s内做匀速直线运动,由图乙可知此时的拉力,利用F=(G物+G动)求出动滑轮重,此时物体静止在地面上,根据力的平衡条件求出地面的支持力,根据力的作用是相互的,求出对地面的压力.
知识点:二力平衡
题型:计算题
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