Question

“龍門(mén)吊”是港口、貨場(chǎng)中常見(jiàn)的起重設(shè)備，其滑輪組部分如圖所示．現(xiàn)用此裝置將地面上一個(gè)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(qǐng)解答以下問(wèn)題：
（1）重物被吊起前對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（2）提升重物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是多少？
（3）若再用此裝置提升2×10⁴N的重物時(shí)，它的機(jī)械效率將________（選填“變大”、“變小”或“不變”）．

Answer 1

解：（1）重物對(duì)地面的壓力：
F=G=3×10⁴N，
重物對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p===2.5×10⁴Pa；
（2）提起重物做的有用功：
W_有用=GH=3×10⁴N×3m=9×10⁴J，
由圖可知，s=4h=4×3m=12m，
提起物體所做的總功：
W_總=Fs=1×10⁴N×12m=1.2×10⁵J，
滑輪組的機(jī)械效率：
η=×100%=×100%=75%．
（3）若再用此裝置提升2×10⁴N的重物時(shí)，提升的物重變小，有用功變小，而額外功近似不變，由公式η=知：機(jī)械效率變�。�
答：（1）重物被吊起前對(duì)地面的壓強(qiáng)是2.5×10⁴Pa；
（2）提升重物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是75%；
（3）若再用此裝置提升2×10⁴N的重物時(shí)，它的機(jī)械效率將變�。�
分析：（1）重物放在地面上，地面受到的壓力等于重物重，又知道受力面積，根據(jù)壓強(qiáng)公式求重物對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）由機(jī)械的結(jié)構(gòu)看出，用了兩個(gè)動(dòng)滑輪，承擔(dān)貨物重的繩子股數(shù)n=4，s=4h；知道重物重和提升的高度，利用W_有=Gh求提起貨物所做的有用功；利用s=4h求出鋼索自由端移動(dòng)的距離，又知道拉力大小，利用W_總=Fs求總功；再利用機(jī)械效率的公式求滑輪組的機(jī)械效率．
（3）提高滑輪組機(jī)械效率的方法，一是加潤(rùn)滑油，減少額外功，二是增大提升物體重，據(jù)此分析．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)公式、有用功和總功、機(jī)械效率公式的了解與掌握，涉及到改變滑輪組機(jī)械效率的方法，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，屬于難題．