图是从井中提升重物的装置示意图。O点为杠杆AB的支点,OA∶OB=2∶3。配重C通过绳子竖直拉着杠杆B端,其质量mC=100kg。杠杆A端连接由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组,定滑轮和动滑

◎ 题目

图是从井中提升重物的装置示意图。O点为杠杆AB的支点,OA∶OB=2∶3。配重C通过绳子竖直拉着杠杆B端,其质量mC=100kg。杠杆A端连接由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组,定滑轮和动滑轮的质量均为m,滑轮组下安装吊篮,吊篮底部固定一电动机D,电动机D和吊篮的总质量m0=10kg,可利用遥控电动机拉动绳子E端,通过滑轮组使吊篮升降,电动机D提供的功率恒为P。当吊篮中不装物体悬空静止时,地面对配重C的支持力N0为800N,杠杆B端受到向下的拉力为FB;将质量为m1的物体装入吊篮,启动电动机,当吊篮匀速上升时,地面对配重C的支持力为N1;物体被运送到地面卸下后,又将质量为m2的物体装到吊篮里运到井下,吊篮以0.6m/s的速度匀速下降时,地面对配重C的支持力为N2。已知N1∶N2=1∶2,m1∶m2=3∶2,不计杠杆重、绳重及摩擦,g取10N/kg。求:

(1)拉力FB
(2)动滑轮的质量m;
(3)物体的质量m2
(4)电动机功率P。

◎ 答案

(1)200N    (2)10kg  (3)60kg   (4)480w

◎ 解析


试题分析:(1)当提升装置空载悬空静止时,配重C的受力分析如下图所示。

因为GC=mCg=100kg×10N/kg=1000N
由力的平衡可知FB=TC= GC-N0=1000N-800N=200N                        
(2)当提升装置空载悬空静止时:杠杆AB的受力分析如下图所示。

由杠杆平衡条件可知FA·OA=FB·OB,所以FA=FB·OB/OA=200N×3/2=300N            
提升装置整体的受力分析如下图所示。

因为T = FA ="300N," G0=m0g=10kg×10N/kg=100N
由力的平衡可知T= G0+2G =G0+2mg,
得滑轮的质量m="(T-" G0)/2g=(300N-100N)/2×10N/kg=10kg        
(3)吊篮匀速上升时,杠杆的受力分析如图甲所示,吊篮匀速下降时,杠杆的受力分析如图乙所示。

(FA+ G1)AO=(GC-N1)OB
(FA+ G2)AO=(GC-N2)OB           
G1=m1g,G2=m2g
N1∶N2=1∶2,m1∶m2=3∶2,OA∶OB=2∶3
将FA=300N,GC=1000N带入上述方程解得:
m2=60kg                               
(4)吊篮匀速下降时,动滑轮、物体m2、电动机与吊篮整体的受力分析如图所示。

3F=G0+G+G2    
F=(G0+G+G2)/3="(100N+100N+600N)/3=(800/3)" N    
P= F×3v=(800/3)N×3×0.6m/s=480W                 

◎ 知识点

    专家分析,试题“图是从井中提升重物的装置示意图。O点为杠杆AB的支点,OA∶OB=2∶3。配重C通过绳子竖直拉着杠杆B端,其质量mC=100kg。杠杆A端连接由定滑轮和动滑轮组成的滑轮组,定滑轮和动滑…”主要考查了你对  【二力平衡的定义及条件】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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