Question

如右圖所示為建設(shè)工地上常用的鏟車、鏟車的機(jī)械手臂是利用杠桿原理工作的．仔細(xì)觀察鏟車的手臂結(jié)構(gòu)可知它是一個(gè)

費(fèi)力

杠桿．機(jī)械手臂是用液壓頂將手臂、鏟斗向上舉起的，若液壓頂桿的功率為80kW，用20s時(shí)間將鏟車內(nèi)10噸的貨物向上勻速舉高4米，則這段時(shí)間內(nèi)頂桿所做的功為

1.6×10⁶

J，機(jī)械手臂的效率為

25%

．用此鏟車勻速舉起5噸的貨物時(shí)的效率比舉10噸貨物時(shí)的效率

低

（填“相等”、“高”或“低“）．

Answer 1

分析：（1）結(jié)合圖片和生活經(jīng)驗(yàn)，判斷杠桿在使用過程中，動力臂和阻力臂的大小關(guān)系，再判斷它是屬于哪種類型的杠桿．
（2）液壓頂桿的功率為80kW和時(shí)間20s，根據(jù)W=Pt可求出液壓頂桿做的總功；
有貨物的質(zhì)量可求其重力，有重力和高度根據(jù)W=Gh可求出有用功，再根據(jù)η=

W有用

W總

可求出機(jī)械手臂的效率．
（3）用此鏟車勻速舉起5噸的貨物比舉10噸貨物所做的有用功少，但做的額外功一樣多．根據(jù)η=

W有用

W總

可判斷效率的高低．

解答：解：（1）鏟車的機(jī)械手臂在使用過程中，動力臂小于阻力臂，是費(fèi)力杠桿．
（2）液壓頂桿做的總功：W_總=Pt=80000W×20s=1.6×10⁶J；
貨物的重力G=mg=10000kg×10N/kg=10⁵N，
W_有用=Gh=10⁵N×4m=4×10⁵J．
所以，η=

W有用

W總

=

4×105J

1.6×106J

=25%．
（3）用此鏟車勻速舉起5噸的貨物比舉10噸貨物所做的有用功少，但做的額外功一樣多．根據(jù)η=

W有用

W總

=

W有用

W有用+W額外

=

1

1+ W額外 W有用

可知，用此鏟車勻速舉起5噸的貨物時(shí)的效率比舉10噸貨物時(shí)的效率低．
故答題為：費(fèi)力、1.6×10⁶、25%、低．

點(diǎn)評：本題考查了杠桿的分類，功的計(jì)算和機(jī)械效率的計(jì)算．
在分析效率高低時(shí)，可根據(jù)η=

1

1+ W額外 W有用

來判斷，當(dāng)額外功相同時(shí)，有用功越小，效率越低．