Question

13．西安火車(chē)站，是中國(guó)西北地區(qū)吞吐量最大的綜合性貨運(yùn)特等站，主要承擔(dān)了西安地區(qū)的零擔(dān)、整車(chē)、集裝箱、危險(xiǎn)品及專(zhuān)用線的貨物運(yùn)輸業(yè)務(wù)．如圖所示的“龍門(mén)吊”是貨場(chǎng)中常見(jiàn)的起重設(shè)備，其滑輪組部分如圖所示．現(xiàn)用此裝置將地面上一個(gè)重為3×10⁴N、與地面的接觸面積為1.2m²的重物勻速吊到3m的高處，滑輪組鋼索自由端的拉力為1×10⁴N，請(qǐng)解答以下問(wèn)題：
（1）重物被吊起前對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（2）提升重物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是多少？
（3）若再用此裝置提升4×10⁴N的重物時(shí)，它的機(jī)械效率將變大．（選填“變大”、“變小”或“不變”）

Answer 1

分析 （1）重物被吊起前對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%求出提升重物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率；
（3）提高滑輪組機(jī)械效率的方法，一是加潤(rùn)滑油，減少額外功，二是增大提升物體重，據(jù)此分析．

解答 解：（1）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，重物被吊起前對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{3×1{0}^{4}N}{1.2{m}^{2}}$=2.5×10⁴Pa；
（2）由圖可知，n=4，則滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{Gh}{Fs}$×100%=$\frac{Gh}{Fnh}$×100%=$\frac{G}{nF}$×100%=$\frac{3×1{0}^{4}N}{4×1×1{0}^{4}N}$×100%=75%；
（3）若再用此裝置提升4×10⁴N的重物時(shí)，提升的物重變大，有用功變大，而額外功近似不變，
由公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{有用}+{W}_{額}}$×100%可知，滑輪組的機(jī)械效率變大．
答：（1）重物被吊起前對(duì)地面的壓強(qiáng)是2.5×10⁴Pa；
（2）提升重物過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率是75%；
（3）變大．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)的計(jì)算和滑輪組機(jī)械效率的計(jì)算以及影響滑輪組機(jī)械效率因素的應(yīng)用，知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及明確滑輪組機(jī)械效率的公式是關(guān)鍵．