题文

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？

题型：计算题  难度：偏难

答案

解： （1）拉力F1===25（N）； （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，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 保持静止的时间； （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： N1=m1g+m动g-2F=8×10+0.2×10-2×25=32（N） 换M1后，因为N1 : N2= 16 : 1，N2= 此时绳子的拉力 此时电动机的输出功率为 由有：，即 解得或（不合题意，舍去）

据专家权威分析，试题“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..”主要考查你对  功率的计算公式的应用，电功率的计算公式的变形，杠杆的平衡条件  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算公式的应用电功率的计算公式的变形杠杆的平衡条件

考点名称：功率的计算公式的应用

• 应用：
  根据P=W/t，计算W，即W=Pt；根据P=Fv，计算F、v即F=P/v，v=P/F。

• 功率与力和速度的关系：
      此公式对功率的实际应用有较大的意义。例如汽车发动机的功率一定时，用可知，牵引力与速度成反比。所以汽车爬坡时，司机采用的措施是换挡减速，以获得更大的牵引力。
  
  例：某工人用一个动滑轮将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m，拉力做功的功率为50w，若不计摩擦力和动滑轮重，则绳子自由端移动的速度是______m/s。
  解析：由于不计摩擦力和动滑轮重量，拉力做的功就等于不用动滑轮人直接用手将重50N的物体沿竖直方向匀速提升3m所做的功，即。本题要求绳子自由端移动的速度可用两种思路：
  （1）由求出做功时间t，再由动滑轮特点可得s=2h，然后由求出速度。
  （2）也可由公式，
  用已知条件中的P和分析求得的F直接求出v。
  方法一：绳自由端移动的距离
  
  拉力做的功