一、斜面
二、滑轮(水平)
三、滑轮(竖直)
四、滑轮组(中等难度)
五、滑轮组应用(较大难度/生活应用)
斜面
【例题1】如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是( )
A. 滑轮组的机械效率是40% B. 物体重300 N
C. 拉力F做的功是600 J D. 拉力F的功率是40 W
【举一反三1】某同学家新房装修时,在地面与窗台间放置一斜木板,将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示,已知窗台高3 m,木板长5 m,瓷砖重500 N,沿斜面所用拉力为400 N,则斜面的机械效率是____。
【举一反三2】利用动滑轮将重物G沿斜面匀速拉上去。已知斜面高为h,长为l=2h、拉力为F。若不计摩擦和滑轮自重,下面关系式中成立的是( )
A.F=G B.F=G/2 C.F=G/4 D.F=G/8
【举一反三3】用l00牛的拉力沿一斜面向上拉重为400牛的物体,刚好可使其沿斜面匀速上滑。如果此斜面的机械效率为80%,则斜面的高与长之比为 ( )
A.4:1 B.5:1 C.1:5 D.以上都不对
【举一反三4】如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端,已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( )
滑轮(水平)
【例题1】如图所示用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有( )
A. B受到的摩擦力为3N,方向水平向左
B. 滑轮移动的速度为0.4m/s
C. 绳子拉物体A的功率为2W
D. 在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数仍为3N
【举一反三1】如图所示,滑轮重力和摩擦均不计,物体重力都是100 N,物体与水平面间的摩擦力都是30 N,当物体做匀速直线运动时,则物体分别作用于各绳端的拉力F1=____N,F2=__15__N,F3=____N。
【举一反三2】如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC,以下有关弹簧测力计示数的关系,正确的是( )
A.FA=FB=FC B.FA=FB=3FC
C.2FA=FB=3FC D.3FA=2FB=6FC
【举一反三3】如图装置中,物体A重100牛,物体B重10牛,在物体B的作用下,物体A在水平作匀速直线运动,则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为10瓦,使物体B匀速上升3米所用的时间为(不计路轮与轴之间的摩擦,不计绳重)( ??????)
A、3秒???B、4秒 C、5秒??? D、6秒
【举一反三4】如图用100N的力拉着物体A以2m/s的速度匀速前进,若A受到的摩擦力是20N,那么连接A和滑轮的那段绳对A的拉力是 N,物体B受的摩擦力是 N,B的速度是 m/s;若运动前A、B相距10m。经过2s钟A、B相距 m,
【举一反三5】如图所示,物体A被滑轮组拉着在水平地面上5 s内匀速直线运动了2 m,它受到地面的摩擦阻力是96 N,绳端拉力F为40 N,则A物体的运动速度是____m/s,拉力F的功率是____W。
滑轮(竖直)
【例题1】如图所示,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m。已知G=18N,F=10N。这一过程中,不能得到的结论是( )
A. 绳子自由端上升0.4m B. 拉力F做功4J
C. 动滑轮重为2N D. 物体重力做功3.6J
【举一反三1】一位同学最大拉力为500 N,现在他用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,最多能提起的物重为( )
A. 500 N B.1 000 N C.1 500 N D.250 N
【举一反三2】如图各装置中,每只滑轮质量均相同。用它们提起相同的重物,若不计绳子与滑轮间的摩擦,下列说法正确的是( )
A.使用甲滑轮与使用乙滑轮一样省力
B.使用丙滑轮组与使用丁滑轮组省的力一样多
C.使用乙滑轮和使用丙滑轮组一样费距离
D.四个简单机械中,乙滑轮的机械效率最高
【举一反三3】如图所示的滑轮组挂上砝码a、b后恰好静止(动滑轮和绳子的重力及摩擦不计)。若再在a、b下面各挂上一个质量相等的小砝码,将出现的情况是( )
A. a下降 B.保持静止
C.a上升 D.a如何运动取决于小砝码的质量
【举一反三4】图1、图2是由相同的滑轮组装的滑轮组,甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计,下列说法正确的是( )
A.甲的拉力是乙的拉力的3倍
B.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C.甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D.甲绳子末端移动的距离大于乙绳子末端移动的距离
【举一反三5】如图所示,用一个重为9 N的动滑轮来匀速提升物体,在实际工作中竖直向上的拉力为30 N,则动滑轮的机械效率( )
A.一定等于85% B.一定大于85% C.一定小于85% D.以上情况都有可能
【举一反三6】工人用如图所示的滑轮组提起重2 000 N的物体,若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800 N,则该滑轮组的机械效率为____;若工人用800 N的拉力在1 min内将这个物体匀速提高了3 m,他做功的功率为____W。
滑轮组(中等难度)
【例题1】用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M,已知被提升物体M质量为76kg,M的体积为3×10﹣3m3,在物体M未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦力大小(g取10N/kg)。下面分析不正确的是( )
A. 此过程中,绳子自由端的拉力F大小为400N
B. 动滑轮重力为70N
C. 当物体M没有露出水面时,动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
D. 当物体M没有露出水面的过程中,该滑轮组提升货物的机械效率为95%
【举一反三1】工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100 N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,由图可知动滑轮重为____ N,当某次运送4件货物时,绳子的拉力F是____N,滑轮组的机械效率为____。(不考虑绳重和摩擦)
【举一反三2】如图所示,用l0N的力F竖直向上拉动滑轮,物体A以0.2m/s的速度匀速上升2m,滑轮的效率为80%,下列说法正确的是 ( )
拉力做的有用功为8J B. 拉力F的功率为4W
C. A的重力为5N D. 滑轮重力为4N
【举一反三3】如图所示,不计滑轮重及摩擦,分别用力F1、F2匀速提升同一重物,若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等,则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为( ? ?)
A. F1>F2,P1<P2 B. F1>F2,P1>P2
C. F1>F2,P1=P2 D. F1<F2,P1<P2
【举一反三4】将同一重物用两种机械举高,甲的机械效率为η甲,乙机械效率为η乙,且η甲∶η乙=8∶5,则分别使用这两种机械时的拉力之比F1∶F2=_____。若甲、丙两滑轮完全相同,提升的重物也相同,则F1____F3 ,若丙机械效率为η丙,则η甲_____η丙。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
滑轮组应用(较大难度/生活应用)
【例题1】电梯是高层住宅必备的交通工具,如图甲所示是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为400kg,空轿厢的质量是500kg,额定载重量是1000kg,某次电梯满载上升时的v﹣t图象如图乙所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦。
(1)电梯匀速上升的高度是多少?
(2)电梯匀速运动阶段,对重的重力做的功是多少?
(3)电梯满载匀速上升时,电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少?
【举一反三1】如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600千克,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5米/秒的速度匀速前行,经l00秒将货物拉出仓库,g取l0牛/千克。求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
【举一反三2】如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重。不计绳重和摩擦,物体重G1从200牛开始逐渐增加,直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。
(1)每个滑轮重多少牛?
(2)绳子能承受的最大拉力是多少牛?
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少牛?
【举一反三3】玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃(如图a所示),先将6个吸盘压在玻璃上,然后启动抽气机使吸盘内的气压减小,在大气压作用下将玻璃“吸”起,再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起。图b为低压吸盘吊车结构示意图。
???????
???图a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图b
假设6只吸盘及支架共重为500牛,每个滑轮重100牛,在某次吊装过程中,吊车将一块重为900牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米,不计抽气管和绳重,不计绳子与滑轮的摩擦,请根据信息回答下列问题:
若圆形吸盘的直径为10厘米,当时的气压为1.0×105Pa,则吸盘内的气压至少要达到多少以下才能把玻璃“吸”起?(6只吸盘内的气压相同,取π=3进行计算)
(2)在提升该玻璃的过程中,该吊升机械的机械效率为多大?
(3)如果此时电动机的效率为75%,则电动机消耗的电功率为多大?
一、斜面
二、滑轮(水平)
三、滑轮(竖直)
四、滑轮组(中等难度)
五、滑轮组应用(较大难度/生活应用)
斜面
【例题1】如图所示,斜面长6m,高3m,用沿斜面向上、大小为100N的拉力F使物体在5s内沿斜面移动了2m,下列说法正确的是( )
A. 滑轮组的机械效率是40% B. 物体重300 N
C. 拉力F做的功是600 J D. 拉力F的功率是40 W
【答案】C
【解答】AB.因条件不足,无法计算物体重和机械效率,故AB错误;
C.拉力F移动的距离:s=3s′=3×2m=6m;拉力F所做的总功:W总=Fs=100N×6m=600J,故C正确;
D.拉力F做功的功率:,故D错误。
? 故选C。
【举一反三1】某同学家新房装修时,在地面与窗台间放置一斜木板,将瓷砖沿木板从地面匀速拉上窗台。如图所示,已知窗台高3 m,木板长5 m,瓷砖重500 N,沿斜面所用拉力为400 N,则斜面的机械效率是__75%__。
【举一反三2】利用动滑轮将重物G沿斜面匀速拉上去。已知斜面高为h,长为l=2h、拉力为F。若不计摩擦和滑轮自重,下面关系式中成立的是( C )
A.F=G B.F=G/2 C.F=G/4 D.F=G/8
【举一反三3】用l00牛的拉力沿一斜面向上拉重为400牛的物体,刚好可使其沿斜面匀速上滑。如果此斜面的机械效率为80%,则斜面的高与长之比为 ( C )
A.4:1 B.5:1 C.1:5 D.以上都不对
【举一反三4】如图所示,有一斜面长为L,高为h,现用力F沿斜面把物重为G的物体从底端匀速拉到顶端,已知物体受到斜面的摩擦力为f,则下列关于斜面机械效率η的表达式正确的是( D )
滑轮(水平)
【例题1】如图所示用10N的水平拉力F拉滑轮,使足够长的物体A以0.2m/s的速度在水平地面上匀速运动,弹簧测力计的示数为3N。若不计滑轮重、弹簧测力计重、绳重和滑轮摩擦,则下列说法中正确的有( )
A. B受到的摩擦力为3N,方向水平向左
B. 滑轮移动的速度为0.4m/s
C. 绳子拉物体A的功率为2W
D. 在运动过程中若将拉力F增大到12N,弹簧测力计的示数仍为3N
【答案】D
【解答】A. 以B为研究对象,本题中它在水平方向受到两个力的作用:弹簧测力计对它向左的拉力,物体A对它的向右的摩擦力,A错误;
B.物体A的移动速度为0.2m/s,所以动滑轮的移动速度为0.1m/s,B错误;
C. 绳子拉物体A的功率为,C错误;
D.?由题意知,测力计对B的拉力与A对B的摩擦力是一对平衡力,在运动过程中,若拉力增大到12N,由于B和A之间的摩擦力不变,所以测力计的示数不变,D正确。
故选D。
【举一反三1】如图所示,滑轮重力和摩擦均不计,物体重力都是100 N,物体与水平面间的摩擦力都是30 N,当物体做匀速直线运动时,则物体分别作用于各绳端的拉力F1=__30__N,F2=__15__N,F3=__60__N。
【举一反三2】如图所示,整个装置处于静止状态,弹簧测力计A、B、C的示数分别为FA、FB、FC,以下有关弹簧测力计示数的关系,正确的是( D )
A.FA=FB=FC B.FA=FB=3FC
C.2FA=FB=3FC D.3FA=2FB=6FC
【举一反三3】如图装置中,物体A重100牛,物体B重10牛,在物体B的作用下,物体A在水平作匀速直线运动,则如果在物体A上加一个水平向左的拉力F,拉力的功率为10瓦,使物体B匀速上升3米所用的时间为(不计路轮与轴之间的摩擦,不计绳重)( ???C???)
A、3秒???B、4秒 C、5秒??? D、6秒
【举一反三4】如图用100N的力拉着物体A以2m/s的速度匀速前进,若A受到的摩擦力是20N,那么连接A和滑轮的那段绳对A的拉力是 80 N,物体B受的摩擦力是 40 N,B的速度是 4 m/s;若运动前A、B相距10m。经过2s钟A、B相距 2 m,
【举一反三5】如图所示,物体A被滑轮组拉着在水平地面上5 s内匀速直线运动了2 m,它受到地面的摩擦阻力是96 N,绳端拉力F为40 N,则A物体的运动速度是__0.4__m/s,拉力F的功率是__48__W。
滑轮(竖直)
【例题1】如图所示,物体G在竖直向上的拉力F的作用下,匀速上升0.2m。已知G=18N,F=10N。这一过程中,不能得到的结论是( )
A. 绳子自由端上升0.4m B. 拉力F做功4J
C. 动滑轮重为2N D. 物体重力做功3.6J
【答案】C
【解答】由图示可知,滑轮承重绳子的有效股数n=2,
A.绳子自由端上升的高度s=nh=2×0.2m=0.4m,故A正确,但不符合题意;
B.拉力的功W=Fs=10N×0.4m=4J,故B正确,但不符合题意;
C.如果不考虑摩擦力,则,则G滑轮=nF-G=2×10N-18N=2N,实际上滑轮是存在摩擦的,因此滑轮的重力小于2N,故C错误,但符合题意;
D.重力的做功W=Gh=18N×0.2m=3.6J,故D正确,但不符合题意。
故选C。
【举一反三1】一位同学最大拉力为500 N,现在他用一个动滑轮和一个定滑轮组成的滑轮组,最多能提起的物重为( C )
A. 500 N B.1 000 N C.1 500 N D.250 N
【举一反三2】如图各装置中,每只滑轮质量均相同。用它们提起相同的重物,若不计绳子与滑轮间的摩擦,下列说法正确的是( D )
A.使用甲滑轮与使用乙滑轮一样省力
B.使用丙滑轮组与使用丁滑轮组省的力一样多
C.使用乙滑轮和使用丙滑轮组一样费距离
D.四个简单机械中,乙滑轮的机械效率最高
【举一反三3】如图所示的滑轮组挂上砝码a、b后恰好静止(动滑轮和绳子的重力及摩擦不计)。若再在a、b下面各挂上一个质量相等的小砝码,将出现的情况是( C )
A. a下降 B.保持静止
C.a上升 D.a如何运动取决于小砝码的质量
【举一反三4】图1、图2是由相同的滑轮组装的滑轮组,甲乙两人分别用两装置在相等时间内将质量相等的重物匀速提升相同的高度,空气阻力、摩擦、滑轮和绳子的质量均不计,下列说法正确的是( B )
A.甲的拉力是乙的拉力的3倍
B.乙拉绳子的速度大小是甲拉绳子速度大小的2倍
C.甲拉力的功率大于乙拉力的功率
D.甲绳子末端移动的距离大于乙绳子末端移动的距离
【举一反三5】如图所示,用一个重为9 N的动滑轮来匀速提升物体,在实际工作中竖直向上的拉力为30 N,则动滑轮的机械效率( C )
A.一定等于85% B.一定大于85% C.一定小于85% D.以上情况都有可能
【举一反三6】工人用如图所示的滑轮组提起重2 000 N的物体,若工人匀速提升这个物体所用的拉力是800 N,则该滑轮组的机械效率为__62.5%__;若工人用800 N的拉力在1 min内将这个物体匀速提高了3 m,他做功的功率为__160__W。
滑轮组(中等难度)
【例题1】用如图甲所示的滑轮组从水中提升物体M,已知被提升物体M质量为76kg,M的体积为3×10﹣3m3,在物体M未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升了10m的高度,此过程中,拉力F做的功W随时间t的变化图象如图乙所示,不计绳重和摩擦力大小(g取10N/kg)。下面分析不正确的是( )
A. 此过程中,绳子自由端的拉力F大小为400N
B. 动滑轮重力为70N
C. 当物体M没有露出水面时,动滑轮下端挂钩上绳子的拉力为730N
D. 当物体M没有露出水面的过程中,该滑轮组提升货物的机械效率为95%
【答案】D
【解答】A.由图像可知,20秒内F做的功为8000J,物体上升的距离为10m,绳子自由端拉力F移动的距离为20m(动滑轮上有2段绳子承担),因此拉力F=W/S=8000J/20m=400N;故A正确,不符合题意;
B.物体在水中受到的浮力为F浮=ρ水V排g=103kg/m3×3×10-3m3×10N/kg=30N,G物=mg=76kg×10N/kg=760N,因此动滑轮下端持钩上绳子上的拉力为G物-F浮=760N-30N=730N,因此动滑轮自重为G动=2F-730N=2×400N-730N=70N;故B正确,不符合题意;
C.由以上分析计算已得动滑轮下端挂钩绳子的拉力为730N;故C正确,不符合题意;
D.物体在没有露出水面的过程中,克服动滑轮下端挂钩绳子上的力做功是有用的,绳自由端F做功是总功,因此η====91.25%;故D错误,符合题意。
【举一反三1】工人师傅用图甲所示的滑轮组运送货物上楼,每件货物重100 N,每次运送的量不定,图乙记录了在整个过程中滑轮组的机械效率随货物重力增加而变化的图象,由图可知动滑轮重为__100__ N,当某次运送4件货物时,绳子的拉力F是__250__N,滑轮组的机械效率为__80%__。(不考虑绳重和摩擦)
【举一反三2】如图所示,用l0N的力F竖直向上拉动滑轮,物体A以0.2m/s的速度匀速上升2m,滑轮的效率为80%,下列说法正确的是 ( )
拉力做的有用功为8J B. 拉力F的功率为4W
C. A的重力为5N D. 滑轮重力为4N
【答案】A
【解答】A.拉力做的总功为W总=Fs=l0N×1m=10J,W有用=W总×=10J×80%=8J,故A正确;
B.拉力F的功率为P=FV=l0N×=4W×0.2m/s=8W,故B错误;
C.A的重力为4N,由公式,解得G=4N,故C错误;
D.W额外=W总-W总=10J-8J=2J?,G动×1米=2J?,解得G动=2N,滑轮重力为2N ,故D错误。
故选A。
【举一反三3】如图所示,不计滑轮重及摩擦,分别用力F1、F2匀速提升同一重物,若力F1、F2在相等时间内对物体所做的功相等,则力F1、F2及其功率P1、P2的大小关系为( ? ?)
A. F1>F2,P1<P2 B. F1>F2,P1>P2
C. F1>F2,P1=P2 D. F1<F2,P1<P2
【答案】C
【解答】①在不计绳重和摩擦时,物体升高h,用定滑轮提升物体时,绳子自由端移动的距离为h,若用动滑轮提升物体时,绳子自由端移动的距离为2h,则定滑轮提升物体时,拉力做功为:W1=F1s=F1h,动滑轮提升物体时,拉力做功为:W2=F2s=2F2h,因为W1=W2,所以F1=2F2,即:F1>F2;
②又时间相同,且W1=W2,根据功率公式P=Wt可知:P1=P2。由上分析知,ABD错误,C正确。
【举一反三4】将同一重物用两种机械举高,甲的机械效率为η甲,乙机械效率为η乙,且η甲∶η乙=8∶5,则分别使用这两种机械时的拉力之比F1∶F2=_____。若甲、丙两滑轮完全相同,提升的重物也相同,则F1____F3 ,若丙机械效率为η丙,则η甲_____η丙。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】?5:8;大于;等于
滑轮组应用(较大难度/生活应用)
【例题1】电梯是高层住宅必备的交通工具,如图甲所示是某种升降电梯工作原理图,它由轿厢、对重、电动机、钢丝绳、滑轮等部件连接组成。电动机和对重通过钢丝绳分别给轿厢施加拉力,连接轿厢的两根钢丝绳非常靠近,轿厢与对重的运动方向始终相反。对重的质量为400kg,空轿厢的质量是500kg,额定载重量是1000kg,某次电梯满载上升时的v﹣t图象如图乙所示。不计钢丝绳重力和一切摩擦。
(1)电梯匀速上升的高度是多少?
(2)电梯匀速运动阶段,对重的重力做的功是多少?
(3)电梯满载匀速上升时,电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是多少?
【答案】解:(1)h=vt=2米/秒×(8-2)秒=12米;
(2)W=Fs=Gh=400千克×10牛/千克×12米=4.8×104焦;
(3)F拉=G载+G箱-F=(1000+500-400)千克×10牛/千克=1.1×104牛
P拉=F拉v=1.1×104牛×2米/秒=2.2×104瓦;
答:(1)电梯匀速上升的高度是12米;
(2)电梯匀速运动阶段,对重的重力做的功是4.8×104焦;
(3)电梯满载匀速上升时,电动机钢丝绳对轿厢拉力的功率是2.2×104瓦。
【举一反三1】如图是搬运工人用滑轮组将仓库中的货物沿水平轨道拉出的示意图。已知货物的质量为600千克,所受轨道的摩擦力为其重力的0.1倍,滑轮组的机械效率为75%。若人以0.5米/秒的速度匀速前行,经l00秒将货物拉出仓库,g取l0牛/千克。求在此过程中:
(1)人做的有用功为多大?
(2)人的拉力为多大?
(3)人拉力的功率为多大?
(1)15000J (2) 400N (3)200W
【举一反三2】如图甲所示的滑轮组,每个滑轮等重。不计绳重和摩擦,物体重G1从200牛开始逐渐增加,直到绳子被拉断。每次均匀速拉动绳子将物体提升同样的高度。图乙记录了在此过程中滑轮组的机械效率随物体重力的增加而变化的图象。
(1)每个滑轮重多少牛?
(2)绳子能承受的最大拉力是多少牛?
(3)当滑轮组的机械效率为80%时,物体重多少牛?
(1)100牛 (2)500牛 (3)800牛
【举一反三3】玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃(如图a所示),先将6个吸盘压在玻璃上,然后启动抽气机使吸盘内的气压减小,在大气压作用下将玻璃“吸”起,再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起。图b为低压吸盘吊车结构示意图。
???????
???图a? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 图b
假设6只吸盘及支架共重为500牛,每个滑轮重100牛,在某次吊装过程中,吊车将一块重为900牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米,不计抽气管和绳重,不计绳子与滑轮的摩擦,请根据信息回答下列问题:
若圆形吸盘的直径为10厘米,当时的气压为1.0×105Pa,则吸盘内的气压至少要达到多少以下才能把玻璃“吸”起?(6只吸盘内的气压相同,取π=3进行计算)
(2)在提升该玻璃的过程中,该吊升机械的机械效率为多大?
(3)如果此时电动机的效率为75%,则电动机消耗的电功率为多大?
【答案】解:(1)6个吸盘的面积:S=6S0=πr2=6×3×0.052=0.045m2;
吸盘受到的压强:
则吸盘内的气压至少要达到p内=p0-△p=1.0×105Pa-2×104Pa=8×104Pa;
(2)吊升机械效率:;
(3)电动机的拉力:,
由Pη=Fv得,电动机消耗的电功率:。
答:(1)吸盘内的气压至少要达到8×104Pa以下才能把玻璃“吸”起;
(2)该吊升机械的机械效率为60%;
(3)?电动机消耗的电功率为400W。