问题详情:
在九年级物理拓展课上,李博同学模拟某建筑工地上塔吊的工作情景,设置了如图所示的滑轮组来提升装修材料,若他用250N的拉力在20s内将450N的材料提升了10m,(不计绳重和摩擦,g=10N/kg)。求:
(1)拉力的功率是多少?
(2)提升450N材料时,此滑轮组的机械效率是多少?
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时,此滑轮组的机械效率最大可提高到多少?
【回答】
(1)拉力的功率是375W;
(2)提升450N材料时,此滑轮组的机械效率是60%;
(3)若绳子能承受的最大拉力为400N时,此滑轮组的机械效率最大可提高到75%。
【分析】(1)由图可知连接动滑轮绳子的股数,根据s=nh求出绳子自由端移动的距离,然后利用W=Fs求出拉力做的功,最后根据P=求出拉力的功率;
(2)由W有用=Gh可求得有用功,利用η=可求得机械效率;
(3)由F=(G+G动)可求得动滑轮的重力,再利用F′=(G′+G动)可求得最大物重,然后利用η===求得此滑轮组的最大机械效率。
【解答】(1)由图知,n=3,
则绳子自由端移动的距离:
s=nh=3×10m=30m,
拉力做的功:
W总=Fs=250N×30m=7500J,
则施加拉力的功率:
P===375W;
(2)有用功W有用=Gh=450N×10m=4500J,
机械效率η=×100%=×100%=60%;
(3)由F=(G+G动)可得,
动滑轮的重力G动=nF﹣G=3×250N﹣450N=300N;
由F=(G+G动)可得,
最大物重G′=nF′﹣G动=3×400N﹣300N=900N;
此滑轮组的最大机械效率η′=====75%。
【点评】本题考查了功的公式、功率公式及效率公式的应用等知识,掌握相关的公式及变形公式是解题的关键。
知识点:机械效率
题型:计算题