高考问答绿色建筑钢结构论文:高一物理问题（2）
来源：百度文库 编辑：高考问答 时间：2024/04/27 16:20:04
电动机通过一质量不计的绳吊起质量为8kg的物体,绳能承受的最大拉力为120N,电动机的输出功率可调整,最大输出功率为1200W。要将此物体由静止起,用最快的方式上升90m(已知此物体在吊高到接近90m时已开始以最大速度匀速上升)求: 所需最短时间为多少?
请写一下解题过程.谢谢 ^0^
一楼答案是对的~~
但……能不能再详细点~~
“第一阶段匀加速运动，这个根据绳子的拉力，不难算出，加速度为5”加速度怎么算啊？？
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一楼答案是对的~~
但……能不能再详细点~~
“第一阶段匀加速运动，这个根据绳子的拉力，不难算出，加速度为5”加速度怎么算啊？？
对于中学生来说，这是一个比较复杂的物理过程
最快的方式上升90米，经历了几个阶段，首先受限于绳子的拉力，开始匀加速运动，然后受限于电动机功率，开始一段加速度减小的的变加速运动，最后还是由于电动机的功率有限，达到最大速度后匀速运动
这里要搞清楚几个量存在的原因很重要
接下来看看这些量分别是多少，第一阶段匀加速运动，这个根据绳子的拉力，不难算出，加速度为5，这个阶段能够持续多少时间呢，要维持120N的拉力，根据w=Fv，可以知道这个阶段v最多到10m/s，也就是说匀加速阶段持续两秒，上升的距离为10m
从这个时候开始发动机始终以最大功率工作，然后看看这个最大速度是多少，根据W=Fv,因为最大速度后以匀速运动，所以F=mg=80N，所以最大速度为15/s，
因为从10米/s到15米/s这个过程是个变加速过程，所以没法用普通的运动学方程求解，转而向能量方程求助，物体从10米的地方上升到90米的高处获得的势能（8*10*80=6400）以及同时速度由10增加到15增加的动能（0.5*8*15*15-0.5*8*10*10=500）都来自发动机，而且发动机一直以最大功率工作，Wt=6400+500=6900
所以t=5.75s，最后加上初始匀加速的2s，一共是7.75s
拉力最大为120N，方向竖直向上，重力为mg=80N，方向竖直向下，合外力为40N，F=ma，加速度a=F/m=40/8=5
分段讨论.
一开始V从0m/s到10m/s,S1=10m,t1=2s
最关键的是第二阶段.Pt=mgS2+△Ek
S2=80m
△Ek=1/2*80*15^2-1/2*80^2
所以t2=5.75s
最短时间为7.75s