Question

7．建筑工地上，工人們需要將一堆建材運(yùn)到10m高處．小明同學(xué)設(shè)計(jì)安裝了如圖所示的裝置．裝置中每個(gè)滑輪重l00N．工人利用該裝置每次提升一塊重900N的建材，該工人拉繩子的速度是0.8m/s，在施工過程中：
（1）該工人提升建材時(shí)的有用功率是多少？
（2）該裝置的機(jī)械效率是多少？（不計(jì)繩重和摩擦）
（3）針對(duì)如何提高該裝置的效率，請你提出合理的建議．

Answer 1

分析 （1）先根據(jù)v=2v_G求出v_G，然后根據(jù)P=Fv求出有用功率；
（2）根據(jù)F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）求出拉力的大小根據(jù)W=Gh求出有用功，由圖可知繩子的有效股數(shù)為2，根據(jù)W=Fs=Fnh求出有用功，利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%求出滑輪組的機(jī)械效率．
（3）根據(jù)機(jī)械效率的概念，要提高機(jī)械效率，需增大有用功，減小額外功．

解答 解：（1）由題意知，v=2v_G
則v_G=$\frac{1}{2}$v
則有用功率：P_有=Gv_G=900N×$\frac{1}{2}$×0.8m/s=360W；
（2）F=$\frac{1}{2}$（G+G_動(dòng)）=$\frac{1}{2}$×（900N+100N）=500N，
W_有=Gh=900N×10m=9000J，
W_總=Fs=500N×2×10m=10000J，
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{9000J}{10000J}$×100%=90%．
（3）要提高機(jī)械效率，可減小額外功，例如減小動(dòng)滑輪的重力，加潤滑油，減小摩擦力；
盡量增大有用功，提高被提升的物重．
答：（1）該工人提升建材時(shí)的有用功率是360W；
（2）該裝置的機(jī)械效率是90%．
（3）選擇輕質(zhì)動(dòng)滑輪并保持輪和軸間潤滑良好，在繩子能承受的范圍內(nèi)盡量提高所提升的物重；

點(diǎn)評(píng) 本題考查了滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算和有用功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式的靈活運(yùn)用和有用功、總功、機(jī)械效率的理解與掌握．