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如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置.质量为5kg 的物体M1静止于水平导轨AB 的B 端,导轨AB 及支架只可绕着固定于地面上的过C 点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计).一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A 端移动.质量为8kg 的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验操作过程中,M2始终未离开地面.与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg,细绳未发生形变,g 取10N/kg.
(1)当电动机的输出功率为2.5W时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m/s 的速度沿导轨水平向A 端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/S 的速度从B 端沿导轨匀速向A 端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且Nl:N2=16:1.若此时电动机两端电压为6V,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A.求此时通过电动机的电流为多少?

【答案】分析:(1)已知功率的大小和物体的速度,根据公式P=FV可求拉力的大小;
(2)匀速拉动时,物体M1所受的拉力与摩擦力是一对平衡力,物体M1所受的摩擦力与导轨所受摩擦力是作用与反作用力,从而可知作用在支架上的摩擦力;进一步求出支架受到的压力的大小,根据杠杆的平衡条件可以求出导轨静止时所受M1的压力的力臂,进一步求出保持静止的时间;
(3)对物体M1和动滑轮进行受力分析,找出等量关系,列出等式地面对物体M2的支持力为N1;再根据Nl与N2的关系求出N2的大小;根据动滑轮上绳子的段数求出
绳子的拉力,根据公式P=Fv求出此时电动机的输出功率;根据公式P出2=P2-P损2进一步求出此时通过电动机的电流的大小.
解答:解:(1)细绳对物体M1的拉力拉力F1===25N;
答:细绳对物体M1的拉力拉力F1为25N;
(2)作用在支架上的摩擦力f=F=25N.此时支架受到物体M1对它的摩擦力和M1对它的压力的作用,支架受到的压力N=G1=m1g=5×10=50N.假设导轨静止时所受M1的压力的力臂为l1,所受摩擦力的力臂l2=0.6m,根据杠杆平衡条件有:Nl1=fl2;
l1===0.3m;
保持静止的时间t===3s;
答:导轨及支架能保持静止的最长时间为3s;
(3)M2和动滑轮受到重力、绳子拉力、地面支持力的作用,因动滑轮省力一半,于是有:G2+G动=2F+N1
N1=m2g+m动g-2F=8kg×10N/kg+0.2kg×10N/kg-2×25N=32N;
换M1后,因为Nl:N2=16:1    N2===2N;
此时绳子的拉力F2===40N;
此时电动机的输出功率为P出2=F2v=40N×0.1m/s=4W;
由P出2=P2-P损2有:UI2-I22r=P出2,即6I2-2I22=4;
解得I2=1(A)或I2=2(A)(不合题意,舍去);
答:此时通过电动机的电流为1A.
点评:本题考查拉力、时间、功率、电流等的计算,关键是各种公式及其变形的灵活运用,难点是对物体的受力分析,本题考查知识点较多,难度较大,解题过程中中一定要仔细认真.
练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:

(2011?攀枝花)如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置.质量为5kg 的物体M1静止于水平导轨AB 的B 端,导轨AB 及支架只可绕着固定于地面上的过C 点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计).一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A 端移动.质量为8kg 的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验操作过程中,M2始终未离开地面.与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg,细绳未发生形变,g 取10N/kg.
(1)当电动机的输出功率为2.5W时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m/s 的速度沿导轨水平向A 端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/S 的速度从B 端沿导轨匀速向A 端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且Nl:N2=16:1.若此时电动机两端电压为6V,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A.求此时通过电动机的电流为多少?

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科目:初中物理 来源: 题型:

如图所示,是小宇同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置,其中还需要调整的是:
光屏的高度
光屏的高度
.他依次把把蜡烛放在主光轴上的a、b、c、d、e五个点,F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍焦距点.
①把烛焰放在
e
e
点上,可以成正立、放大的虚像;
②把烛焰放在
a
a
点上,所成的像最小;
③把烛焰放在
ab
ab
点上是属于照相机原理;
④把烛焰放在
cd
cd
点上是属于投影仪原理.

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置.质量为5kg 的物体M1静止于水平导轨AB 的B 端,导轨AB 及支架只可绕着固定于地面上的过C 点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计).一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A 端移动.质量为8kg 的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验操作过程中,M2始终未离开地面.与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg,细绳未发生形变,g 取10N/kg.
(1)当电动机的输出功率为2.5W时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m/s 的速度沿导轨水平向A 端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m/S 的速度从B 端沿导轨匀速向A 端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且Nl:N2=16:1.若此时电动机两端电压为6V,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A.求此时通过电动机的电流为多少?

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科目:初中物理 来源:四川省中考真题 题型:计算题

如图所示,是小宇同学设计的一个实验装置。质量为5kg 的物体M1静止于水平导轨AB的B 端,导轨AB 及支架只可绕着固定于地面上的过C 点的转动轴在竖直平面内转动(导轨及支架的形状和尺寸已在图中标出,质量忽略不计)。一根沿水平方向的细绳,一端连在物体M1上,一端绕过滑轮组连在电动机的转轴上,电动机转动时,可以通过细绳拉动物体M1沿导轨水平向A 端移动。质量为8kg 的物体M2放在地面上,并通过细绳挂在动滑轮E2上,在实验操作过程中,M2始终未离开地面。与滑轮组、电动机有关的摩擦不计,动滑轮E2的质量为0.2kg ,细绳未发生形变,g 取10N / kg 。
(1)当电动机的输出功率为2.5M时,刚好可以通过细绳拉动物体M1以0.1m / s 的速度沿导轨水平向A 端匀速运动,地面对物体M2的支持力为N1,求细绳对物体M1的拉力为多少?
(2)从物体M1开始运动时电动机起,导轨及支架能保持静止的最长时间为多少?
(3)将物体M1换成另一质量更大的物体,当电动机通过细绳拉动它仍以0.1m / s 的速度从B 端沿导轨匀速向A 端运动时,物体M2受到地面的支持力为N2,且N1: N2= 16 : 1 。若此时电动机两端电压为6V ,电动机线圈的电阻为2Ω,电动机消耗的电能除了线圈发热外,全部用于对细绳做功,电动机允许通过的最大电流为1.5A 。求此时通过电动机的电流为多少?

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