(2005?陜西)在某建筑工地上,為了搬運(yùn)建筑材料,常常采用如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械.示意圖中滑輪A與滑車連接,滑輪D固定在地面塔架上.鋼絲繩拉力F由電動(dòng)機(jī)提供,此滑輪組在1min內(nèi)交質(zhì)量為0.45t的建筑材料勻速提升12m,拉力F所做的功為7.2×104J(鋼絲繩重和摩擦不計(jì),g取10N/kg).
求:(1)滑輪組的機(jī)械效率;
(2)鋼絲繩拉動(dòng)的速度;
(3)根據(jù)已知條件,再提出一個(gè)有關(guān)問(wèn)題并計(jì)算(上述已計(jì)算出的物理量除外).
分析:(1)由圖可知,繩子的有效股數(shù)為3,根據(jù)s=nh求出繩子末端移動(dòng)的距離,根據(jù)W=Gh=mgh求出有用功,又知道拉力做的功即為總功,由效率公式求出效率.
(2)先求出物體上升的速度,再根據(jù)v=nv求出鋼絲繩拉動(dòng)的速度.
(3)根據(jù)圖示情景提出問(wèn)題,然后再解答.
解答:解:(1)由圖可知,n=3,
繩子末端移動(dòng)的距離:
s=3h=3×12m=36m,
有用功:W=Gh=mgh=0.45×103kg×10N/kg×12m=5.4×104J,
總功:W=7.2×104J;
滑輪組的機(jī)械效率:η=
W
W
=
5.4×104J
7.2×104J
=75%.
(2)物體上升的速度:
v=
h
t
=
12m
60s
=0.2m/s,
鋼絲繩拉動(dòng)的速度:
v=nv=3×0.2m/s=0.6m/s;
(3)①物體上升的速度多大?
v=
h
t
=
12m
60s
=0.2m/s,
②鋼絲繩的拉力是多大?
∵W=Fs,
∴拉力大小F=
W
s
=
7.2×104J
36m
=2×103N;
③額外功是多大?
W=W-W=7.2×104J-5.4×104J=1.8×104J;
答:(1)滑輪組的機(jī)械效率為75%;
(2)鋼絲繩拉動(dòng)的速度為0.6m/s;
(3)如上所述.
點(diǎn)評(píng):本題考查了有用功、機(jī)械效率、速度、滑輪組拉力的計(jì)算等,應(yīng)用滑輪組公式及功的計(jì)算公式、效率公式即可正確解題.
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