问题 计算题

图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上作匀加速直线运动,加速度a="0.2" m/s2,当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做vm="1.02" m/s的匀速运动。取g="10" m/s2,不计额外功。求:

(1)起重机允许输出的最大功率。

(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。

答案

(1)5.1×104W(2)2.04×104W

题目分析:(1)设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,拉力F0等于重力。

P0=F0vm                              F0=mg    

代入数据,有:P0=5.1×104W                      (4分)

(2)匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉力为F,速度为v1,匀加速运动经历时间为t1,有:

P0=Fv1        F-mg=ma               v1=at1    

代入数据,得:t1=5 s                             (2分)

t=2 s时,重物处于匀加速运动阶段,设此时速度为v2,输出功率为P,则

v2=at                 P=Fv­2   

 代入数据,得:P=2.04×104W。                     (2分)

点评:高中物理中,分析受力和物理过程是非常重要的.最大功率要用第三阶段中的计算,而不能用第一阶段中的F与第三阶段中的Vm的乘积计算,两个F是不同的;是最终速度,整个过程并不全是匀加速运动,不能用Vm=at来计算整个过程时间. 应该根据来求t. 要注意某一时刻的物理量要对应起来.

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