Question

18．玻璃裝運(yùn)車(chē)間常用“吸盤(pán)吊車(chē)”吊運(yùn)玻璃．如圖甲，先將6個(gè)吸盤(pán)壓在玻璃上，啟動(dòng)抽氣機(jī)，玻璃就被牢牢“吸住”了，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)牽引滑輪組上的繩子就可以將玻璃吊起．圖乙為“低壓吸盤(pán)吊車(chē)”結(jié)構(gòu)示意圖．已知每塊玻璃的質(zhì)量為90kg．（g=10N/kg）

（1）求每塊玻璃的重；
（2）已知6塊吸盤(pán)的總面積為200cm²，抽氣機(jī)可將吸盤(pán)內(nèi)抽成近似真空，試通過(guò)計(jì)算判斷，抽氣機(jī)工作后能否將一塊玻璃“吸”起．（此時(shí)的大氣壓為p₀=10⁵Pa）
（3）圖中6只吸盤(pán)及支架的總質(zhì)量為45kg，每個(gè)滑輪的質(zhì)量為15kg，不計(jì)抽氣管重、繩重及滑輪的摩擦．如用該裝置能正常起吊玻璃，試計(jì)算將一塊玻璃提升2m的過(guò)程中，滑輪組所做的有用功和滑輪組的機(jī)械效率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg計(jì)算出玻璃的重力
（2）已知6塊吸盤(pán)的總面積和此時(shí)的大氣壓，利用壓強(qiáng)公式變形可求得結(jié)論；
（3）根據(jù)W=Gh求出有用功，根據(jù)吸盤(pán)、支架和動(dòng)滑輪的質(zhì)量求出總重，計(jì)算出額外功、總功，再根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%計(jì)算出滑輪組的機(jī)械效率．

解答 解：（1）玻璃的重力為：G=mg=90kg×10/kg=900N；
（2）由p=$\frac{F}{S}$可得，F(xiàn)=pS=p₀S=10⁵Pa×2×10^-2_m2=2000N，
因?yàn)?000N＞900N，所以抽氣機(jī)工作后能將一塊玻璃“吸”起；
（3）滑輪組所做的有用功W_有用=Gh=900N×2m=1800J；
吸盤(pán)、支架和動(dòng)滑輪的總重為：G′=mg=（45kg+15kg）×10N/kg=600N，
滑輪組做的額外功為：W_額=G′h=600N×2m=1200J，
滑輪組做的總功為：W_總=W_有用+W_額=1800J+1200J=3000J，
滑輪組的機(jī)械效率為：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1800J}{3000J}$×100%=60%．
答：（1）每塊玻璃的重為900N；
（2）抽氣機(jī)工作后能將一塊玻璃“吸”起；
（3）滑輪組所做的有用功為1800J；滑輪組的機(jī)械效率為60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查重力的計(jì)算，功、功率和滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算，綜合性強(qiáng)，關(guān)鍵是求出滑輪組的額外功．