题目内容

17.如图是一种升降电梯的模型示意图,A为轿厢,B为平衡重物,A、B的质量分别为M=1.5kg和m=1.0kg,A、B、电动机由不可伸长轻质绳连接,定滑轮不计质量,在固定于地面的电动机牵引下使轿厢由静止开始向上运动,电动机输出功率10W保持不变,轿厢上升1m时恰好达到最大速度,之后匀速上升时电动机输出功率仍然不变.不计一切阻力,重力加速度g=10m/s2.在轿厢向上运动过程中,求:
(1)轿厢恰好达到最大速度时,重物B下方绳子对B的拉力大小;
(2)轿厢从开始运动到恰好达到最大速度所用的时间.

分析 (1)轿厢达到最大速度时A、B的合力为零,根据平衡条件求出绳的拉力.
(2)由P=Fv求轿厢的最大速度vm.轿厢从开始运动到恰好达到最大速度过程,运用动能定理列式可求得所用的时间.

解答 解:(1)轿厢恰好达到最大速度时,设AB之间的绳子张力为T.
根据平衡条件得
对A:T=Mg
对B:T=mg+FB.
可得B下方绳子对B的拉力大小为 FB=5N
(2)由 P=FBvm得轿厢的最大速度为 vm=2m/s
轿厢从开始运动到恰好达到最大速度过程,对A、B整体,由动能定理得
    Pt-Mgh+mgh=$\frac{1}{2}$(M+m)vm2.
解得:t=1s
答:
(1)轿厢恰好达到最大速度时,重物B下方绳子对B的拉力大小是5N;
(2)轿厢从开始运动到恰好达到最大速度所用的时间是1s.

点评 本题是连接体问题,采用隔离法研究绳子的拉力.要选择研究对象,搞清研究对象的运动过程中,知道速度最大的条件是合力为零.

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