问题 计算题

如图所示,某科技小组的同学制作了一个打捞物体的自动控制模型,E为配重,AOB是一个质地均匀的长方形横杆,其质量不计,OA∶OB=1∶3,在水平位置保持平衡。通过电动机Q可以控制杠杆B端抬起,从而将被打捞物体提起。已知滑轮D重为10N,B端定滑轮和提升电动机P的总质量是1kg,提升电动机P的功率为3W且保持不变,物体M的质量是1kg。只让提升电动机P工作,当物体M匀速上升时,提升电动机P对绳子的拉力为F1, B端滑轮组的机械效率为η1。若用质量为1.5kg物体N代替物体M,只让提升电动机P工作,当物体N匀速上升时,提升电动机P对绳子的拉力为F2, B端滑轮组的机械效率为η2,且η1η2=8∶9。不计绳的质量,不计滑轮与轴的摩擦,g取10N/kg,求:

(1)F1F2的比值;

(2)只让提升电动机P工作,当物体M匀速上升时的速度υ

(3)当物体N被提升到一定高度后,提升电动机P停止工作,启动电动机Q将杠杆B端匀速抬起的过程中,电动机Q对绳子的拉力F的大小。

答案

(1)∴F1F2=3∶4 (2)υM=0.2m/s   (3)40N 

由已知

GM=GB=mBg=1kg×10N/kg=10N

GN=mNg=1.5kg×10N/kg=15N       -------1分

提升物体M、N时,受力分析如图(1)(2)--1分

平衡方程为

(1)3F1 =GGM

(2)3F2 =GGN              --------1分

η1η2=8∶9

η1=GM/ (GGM)         η2=GN/ (GGN)

由已知及以上关系得:G=5N

由方程(1)(2)得出F1 =5N,F2 =(20/3)N

F1F2=3∶4                      ------------1分

提升电动机P的功率为3W不变时,

当物体M匀速上升时,由υ1=P/F1可知速度υ1=0.6m/s

υM=0.2m/s                                       -------------1分

当物体N被提升到一定高度后,启动电动机Q将杠杆B端匀速抬起的过程中,

对杠杆和滑轮D受力分析如图(3)(4)

平衡方程为

(1)F.OA=FB .OB

(2)FA′=GD+2F    -----1分

∵ FB =GGNGB=30N

OA∶OB=1∶3   GD=10N

由已知及以上关系得

F=40N                    

判断题
问答题 简答题