Question

13．西安火車站，是中國西北地區(qū)吞吐量最大的綜合性貨運特等站，主要承擔了西安地區(qū)的零擔、整車、集裝箱、危險品及專用線的貨物運輸業(yè)務．如圖所示的“龍門吊”是貨場中常見的起重設備，其滑輪組部分如圖所示．現(xiàn)用此裝置將地面上一個重為3×10⁴N、與地面的接觸面積為1.2m²的重物勻速吊到3m的高處，滑輪組鋼索自由端的拉力為1×10⁴N，請解答以下問題：
（1）重物被吊起前對地面的壓強是多大？
（2）提升重物過程中滑輪組的機械效率是多少？
（3）若再用此裝置提升4×10⁴N的重物時，它的機械效率將變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）重物被吊起前對地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強；
（2）由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%求出提升重物過程中滑輪組的機械效率；
（3）提高滑輪組機械效率的方法，一是加潤滑油，減少額外功，二是增大提升物體重，據(jù)此分析．

解答 解：（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，重物被吊起前對地面的壓強：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{3×1{0}^{4}N}{1.2{m}^{2}}$=2.5×10⁴Pa；
（2）由圖可知，n=4，則滑輪組的機械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{3×1{0}^{4}N}{4×1×1{0}^{4}N}$×100%=75%；
（3）若再用此裝置提升4×10⁴N的重物時，提升的物重變大，有用功變大，而額外功近似不變，
由公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額}}$×100%可知，滑輪組的機械效率變大．
答：（1）重物被吊起前對地面的壓強是2.5×10⁴Pa；
（2）提升重物過程中滑輪組的機械效率是75%；
（3）變大．

點評 本題考查了壓強的計算和滑輪組機械效率的計算以及影響滑輪組機械效率因素的應用，知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及明確滑輪組機械效率的公式是關(guān)鍵．