【題目】圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量m=5×103 kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上作勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=0.2m/s2 , 當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí),保持該功率直到重物做vm=1.02m/s的勻速運(yùn)動(dòng).取g=10m/s2 , 不計(jì)額外功.求:

(1)起重機(jī)允許輸出的最大功率.
(2)重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2秒末的輸出功率.

【答案】
(1)解:設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為P0,重物達(dá)到最大速度時(shí),此時(shí)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),拉力F0等于重力.

P0=F0vm﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①

F0=mg﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②

代入數(shù)據(jù),有:P0=5.1×104W﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③

答:起重機(jī)允許輸出的最大功率是5.1×104W.


(2)解:勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí),起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率,設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F,速度為v1,勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為t1,有:

P0=Fv1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④

F﹣mg=ma﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤

V1=at1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥

由③④⑤⑥,代入數(shù)據(jù),得:t1=5 s﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑦

T=2s時(shí),重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段,設(shè)此時(shí)速度為v2,輸出功率為P,則

v2=aT﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑧

P=Fv2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑨

由⑤⑧⑨,代入數(shù)據(jù),得:P=2.04×104W.

答:重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間是5 s,起重機(jī)在第2秒末的輸出功率是2.04×104W.


【解析】首先要明白該題的物理過程(F為起重機(jī)牽引力):

第一階段:勻加速運(yùn)動(dòng)階段.

開始,重物由靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng),這個(gè)過程中V增大,起重機(jī)功率P=FV也增大(F=mg+ma 不變,V增大);

第二階段:變加速運(yùn)動(dòng)階段,加速度逐漸減小.

起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值并保持不變時(shí),其功率已不能維持重物繼續(xù)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)了,此時(shí)重物雖然做加速運(yùn)動(dòng),但加速度逐漸減小,直到a=0.這個(gè)過程中P=FV不變(F減小,V增大);

第三階段:勻速直線運(yùn)動(dòng)階段.

加速度等于0后,速度已達(dá)到最大值Vm,此時(shí)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)F=mg,P=FV=mgVm,不變.

【考點(diǎn)精析】本題主要考查了功率的計(jì)算與測量的相關(guān)知識(shí)點(diǎn),需要掌握功率的計(jì)算: P = W/tW 表示功,單位是焦(J). t表示時(shí)間 ,單位是秒(s) P表示功率,單位是瓦特(W)1 W= 1 J/s才能正確解答此題.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】為了探究物體質(zhì)量一定時(shí)加速度與力的關(guān)系,A、B同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置.其中小車的質(zhì)量為M,砂和砂桶的質(zhì)量為m,與小車相連的滑輪的質(zhì)量為m0 . 力傳感器可測出輕繩中的拉力大小,重力加速度為g.實(shí)驗(yàn)時(shí)先平衡摩擦力.

(1)A同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中得到如圖乙所示的一條紙帶(相鄰兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間還有四個(gè)點(diǎn)沒有畫出),已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器采
用的是頻率為50Hz的交流電,根據(jù)紙帶可求出小車的加速度大小為 m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).
(2)A同學(xué)以力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo),加速度a為橫坐標(biāo),畫出的F﹣a圖象如圖丙所示,求得圖線的斜
率為k,則小車的質(zhì)量M=(用所給物理量的符號(hào)表示).

(3)B同學(xué)也以力傳感器的示數(shù)F為縱坐標(biāo),加速度a為橫坐標(biāo),畫出的F﹣a圖象如圖丁所示,圖線不過原
點(diǎn)的原因可能是 . (答一條即可)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】甲、乙兩個(gè)完全相同的銅環(huán)可繞固定軸OO′旋轉(zhuǎn),當(dāng)給以相同的初始角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后,由于阻力,經(jīng)相同的時(shí)間后便停止;若將環(huán)置于磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小相同的勻強(qiáng)磁場中,甲環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向平行,乙環(huán)的轉(zhuǎn)軸與磁場方向垂直,如圖所示,當(dāng)甲、乙兩環(huán)同時(shí)以相同的角速度開始轉(zhuǎn)動(dòng)后,則下列判斷正確的是( )

A.甲環(huán)先停
B.乙環(huán)先停
C.兩環(huán)同時(shí)停下
D.無法判斷兩環(huán)停止的先后順序

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】最近,科學(xué)家在望遠(yuǎn)鏡中看到太陽系外某一恒星有一行星,并測得它圍繞該恒星運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間為1200年,它與該恒星的距離為地球到太陽距離的100倍.假定該行星繞恒星運(yùn)行的軌道和地球繞太陽運(yùn)行的軌道都是圓周.僅利用以上兩個(gè)數(shù)據(jù)可以求出的量有( )
A.恒星質(zhì)量與太陽質(zhì)量之比
B.恒星密度與太陽密度之比
C.行星質(zhì)量與地球質(zhì)量之比
D.行星運(yùn)行速度與地球公轉(zhuǎn)速度之比

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一小球從靜止開始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t0落到地面.已知在物體運(yùn)動(dòng)過程中物體所受的空氣阻力與速率成正比.若用F、v、s和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機(jī)械能,則下列圖象中可能正確的是( )
A.
B.
C.
D.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示為多用表的不完整的示意圖,圖中還顯示出了表內(nèi)的電源E1和表內(nèi)的調(diào)零電阻R0 . 被測電路由未知電阻Rx和電池E2串聯(lián)構(gòu)成.

(1)現(xiàn)欲測阻值大約為一千多歐姆的未知電阻Rx的阻值,請完善以下測量步驟:
①甲、乙兩測試表筆中,甲表筆應(yīng)是(填“紅”或“黑”)表筆;
②測電阻的倍率選擇“×100Ω”,將甲、乙兩表筆短接,調(diào)節(jié)調(diào)零電阻R0 , 使表針指到表盤刻度的最右端;
③在測試表筆乙已接觸被測電路右端的前提下(見圖),測試表筆甲應(yīng)接觸被測電路中的(填“a”或“b”)點(diǎn);
④若測試表筆甲接觸的位置正確,此時(shí)表針恰好指在圖示的虛線位置,則被測電阻Rx的阻值為Ω.
(2)已知圖中電源E1的電動(dòng)勢為4V,電源E2的電動(dòng)勢為2V(不計(jì)其內(nèi)阻).若測電阻Rx時(shí),測試表筆甲在a、b兩個(gè)觸點(diǎn)中連接了錯(cuò)誤的觸點(diǎn),那么,表針的電阻示數(shù)應(yīng)為Ω.

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】同學(xué)們學(xué)習(xí)了地磁場和分子電流假說后在自主課堂上展開激烈討論內(nèi)容如下,根據(jù)你物理課所學(xué)判斷誰說的較好(

A.地球表面帶正電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/span>

B.地球表面帶正電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強(qiáng)

C.地球表面帶負(fù)電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變?nèi)?/span>

D.地球表面帶負(fù)電,若地球自轉(zhuǎn)變慢,地磁場將變強(qiáng)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示電路中,L為電阻很小的線圈,G1G2為零點(diǎn)在表盤中央的相同的電流表.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí),電流表G1指針偏向右方,那么當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),將出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )

A.G1G2指針都立即回到零點(diǎn)
B.G1指針立即回到零點(diǎn),而G2指針緩慢地回到零點(diǎn)
C.G1指針緩慢回到零點(diǎn),而G2指針先立即偏向左方,然后緩慢地回到零點(diǎn)
D.G1指針先立即偏向左方,然后緩慢地回到零點(diǎn),而G2指針緩慢地回到零點(diǎn)

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場中,有兩根豎直放置的平行金屬導(dǎo)軌,頂端用一電阻R相連,兩導(dǎo)軌所在的豎直平面與磁場方向垂直.一根金屬棒ab以初速度v0沿導(dǎo)軌豎直向上運(yùn)動(dòng),到某一高度后又向下運(yùn)動(dòng)返回到原出發(fā)點(diǎn).整個(gè)過程中金屬棒與導(dǎo)軌保持垂直且接觸良好,導(dǎo)軌與金屬棒間的摩擦及它們的電阻均可忽略不計(jì).則在金屬棒整個(gè)上行與整個(gè)下行的兩個(gè)過程中,下列說法錯(cuò)誤的是( )

A.回到出發(fā)點(diǎn)的速度v等于初速度v0
B.上行過程中通過R的電荷量等于下行過程中通過R的電荷量
C.上行過程中R上產(chǎn)生的熱量大于下行過程中R上產(chǎn)生的熱量
D.上行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間小于下行的運(yùn)動(dòng)時(shí)間

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