Question

如圖所示，起重機(jī)正將一箱箱設(shè)備吊到2m高的施工臺(tái)上，起重臂下的鋼繩是繞在一個(gè)動(dòng)滑輪上的．若每箱設(shè)備重4000N，如果起重機(jī)沿豎直方向勻速提升一箱設(shè)備時(shí)，動(dòng)滑輪上每段鋼繩的拉力為2500N，忽略鋼繩重和摩擦，求：
（1）起重機(jī)提升一箱設(shè)備時(shí)，對(duì)箱子做的有用功是多少？
（2）動(dòng)滑輪在提升這箱設(shè)備時(shí)的機(jī)械效率是多大？
（3）動(dòng)滑輪在一次提升兩箱設(shè)備時(shí)的機(jī)械效率是多大？

Answer 1

已知：高度h=2m，設(shè)備重G₁=4000N，第二次設(shè)備重G₂=8000N，第一次拉力F₁=2500N，n=2
求：（1）對(duì)箱子做的有用功W_有用=？；（2）機(jī)械效率η₁=？；（3）提升兩箱設(shè)備時(shí)的機(jī)械效率η₂=？
解：（1）對(duì)箱子做的有用功：
W_有用=G₁h=4000N×2m=8000J；
（2）拉力移動(dòng)距離：
s=2h=2×2m=4m，
拉力做的總功：
W_總=F₁s=2500N×4m=10000J，
機(jī)械效率：
η₁=×100%=×100%=80%；
（3）∵F=（G+G_動(dòng)）
∴動(dòng)滑輪重G_動(dòng)=2F₁-G₁=2×2500N-4000N=1000N，
η=×100%=×100%=×100%=×100%≈88.9%．
答：（1）對(duì)箱子做的有用功是8000J；
（2）提升這箱設(shè)備時(shí)的機(jī)械效率是80%；
（3）提升兩箱設(shè)備時(shí)的機(jī)械效率88.9%．
分析：（1）已知箱子的重力和上升的高度，根據(jù)公式W=Gh可求對(duì)箱子做的有用功；
（2）已知?jiǎng)踊喩侠K子的拉力和動(dòng)滑輪上繩子的段數(shù)，以及物體升高的高度，根據(jù)公式W=Fs可求起重機(jī)所做的總功；有用功與總功的比值就是動(dòng)滑輪的機(jī)械效率．
（3）根據(jù)F=（G+G_動(dòng)）求出動(dòng)滑輪重，根據(jù)η===求出機(jī)械效率．
點(diǎn)評(píng)：本題考查的是有用功、總功和機(jī)械效率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是求動(dòng)滑輪重的計(jì)算．