题目
一台起重机匀加速地将质量为1.0×103kg的货物从静止开始竖直吊起,在2s末货物的速度为4.0m/s,不计空气阻力,g取10m/s2。(1)求起重机在这2s内的输出功率。(2)求起重机在2s末的输出功率。
一台起重机匀加速地将质量为1.0×103kg的货物从静止开始竖直吊起,在2s末货物的速度为4.0m/s,不计空气阻力,g取10m/s2。
(1)求起重机在这2s内的输出功率。
(2)求起重机在2s末的输出功率。
(1)求起重机在这2s内的输出功率。
(2)求起重机在2s末的输出功率。
题目解答
答案
解:(1)货物的加速度为:a=$\frac{v}{t}$=$\frac{4}{2}$m/s2=2m/s2
根据牛顿第二定律得:F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=1×103×(10+2)N=1.2×104N
2s内的平均速度为:$\overline{v}$=$\frac{v}{2}$=$\frac{4}{2}$m/s=2m/s
则起重机在这2s内的输出功率即这2s内平均输出功率为:$\overline{P}$=F$\overline{v}$=1.2×104×2W=2.4×104W
(2)起重机在2s末的输出功率为:P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W
答:(1)起重机在这2s内的输出功率为2.4×104W。
(2)起重机在2s末的输出功率为4.8×104W。
根据牛顿第二定律得:F-mg=ma
解得:F=m(g+a)=1×103×(10+2)N=1.2×104N
2s内的平均速度为:$\overline{v}$=$\frac{v}{2}$=$\frac{4}{2}$m/s=2m/s
则起重机在这2s内的输出功率即这2s内平均输出功率为:$\overline{P}$=F$\overline{v}$=1.2×104×2W=2.4×104W
(2)起重机在2s末的输出功率为:P=Fv=1.2×104×4W=4.8×104W
答:(1)起重机在这2s内的输出功率为2.4×104W。
(2)起重机在2s末的输出功率为4.8×104W。
解析
步骤 1:计算货物的加速度
根据题目,货物从静止开始匀加速上升,2秒末的速度为4.0m/s。根据加速度的定义,加速度a等于速度变化量除以时间变化量,即a = Δv / Δt。因此,货物的加速度为a = 4.0m/s / 2s = 2.0m/s²。
步骤 2:计算起重机的拉力
根据牛顿第二定律,F = ma,其中F是作用力,m是物体的质量,a是加速度。这里,作用力F是起重机的拉力,m是货物的质量,a是货物的加速度。因此,起重机的拉力F = 1.0×10^{3}kg × (10m/s² + 2.0m/s²) = 1.2×10^{4}N。这里,10m/s²是重力加速度,2.0m/s²是货物的加速度。
步骤 3:计算2s内的平均速度
2s内的平均速度等于初速度和末速度的平均值,即$\overline{v}$ = (v_{0} + v_{t}) / 2。因为货物从静止开始,所以初速度v_{0} = 0m/s,末速度v_{t} = 4.0m/s。因此,2s内的平均速度为$\overline{v}$ = (0m/s + 4.0m/s) / 2 = 2.0m/s。
步骤 4:计算2s内的输出功率
2s内的输出功率等于拉力乘以平均速度,即$\overline{P}$ = F$\overline{v}$。因此,2s内的输出功率为$\overline{P}$ = 1.2×10^{4}N × 2.0m/s = 2.4×10^{4}W。
步骤 5:计算2s末的输出功率
2s末的输出功率等于拉力乘以末速度,即P = Fv_{t}。因此,2s末的输出功率为P = 1.2×10^{4}N × 4.0m/s = 4.8×10^{4}W。
根据题目,货物从静止开始匀加速上升,2秒末的速度为4.0m/s。根据加速度的定义,加速度a等于速度变化量除以时间变化量,即a = Δv / Δt。因此,货物的加速度为a = 4.0m/s / 2s = 2.0m/s²。
步骤 2:计算起重机的拉力
根据牛顿第二定律,F = ma,其中F是作用力,m是物体的质量,a是加速度。这里,作用力F是起重机的拉力,m是货物的质量,a是货物的加速度。因此,起重机的拉力F = 1.0×10^{3}kg × (10m/s² + 2.0m/s²) = 1.2×10^{4}N。这里,10m/s²是重力加速度,2.0m/s²是货物的加速度。
步骤 3:计算2s内的平均速度
2s内的平均速度等于初速度和末速度的平均值,即$\overline{v}$ = (v_{0} + v_{t}) / 2。因为货物从静止开始,所以初速度v_{0} = 0m/s,末速度v_{t} = 4.0m/s。因此,2s内的平均速度为$\overline{v}$ = (0m/s + 4.0m/s) / 2 = 2.0m/s。
步骤 4:计算2s内的输出功率
2s内的输出功率等于拉力乘以平均速度,即$\overline{P}$ = F$\overline{v}$。因此,2s内的输出功率为$\overline{P}$ = 1.2×10^{4}N × 2.0m/s = 2.4×10^{4}W。
步骤 5:计算2s末的输出功率
2s末的输出功率等于拉力乘以末速度,即P = Fv_{t}。因此,2s末的输出功率为P = 1.2×10^{4}N × 4.0m/s = 4.8×10^{4}W。