Question

某建筑工地用如圖所示升降機來提升實心磚．升降機貨箱的重力是400N，每個滑輪中50N，不計鋼絲繩的重力和摩擦．g取10N/kg．試求：
（1）一只磚的密度是2×10³kg/m³，每塊磚的體積是1.5×10³m³，則每塊磚的重力是多少？
（2）若該升降機一次最多能勻速提升215塊磚，則鋼絲繩上允許施加的最大拉力是多大？
（3）某次提升中，升降機在50s內將貨物勻速提升了10m，鋼絲繩的拉力是2000N，則鋼絲繩拉力做功的功率是多少？
（4）該裝置的最高機械效率是多少？

Answer 1

分析：（1）已知磚的密度和體積，根據密度公式求出質量，利用公式G=mg求出每塊磚的重力；
（2）由圖可知繩子的有效股數為3，知道升降機一次最多能勻速提升215塊磚和動滑輪的重，不計鋼絲繩的重力和摩擦，根據F=

1

n

（G+G_貨箱+G_動）求出最大拉力；
（3）根據s=nh求出繩端移動的距離，根據W=Fs求出拉力做的功，再根據P=

W

t

求出鋼絲繩拉力做功的功率；
（4）物體提升物體的重力越大，該裝置的機械效率越大，根據η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%求出該裝置的最高機械效率．

解答：解：（1）根據ρ=

m

V

可得，每塊磚的質量：
m=ρV=2×10³kg/m³×1.5×10^-3m³=3kg，
每塊磚的重力：
G=mg=3kg×10N/kg=30N；
（2）由圖可知，n=3，
∵不計鋼絲繩的重力和摩擦，
∴鋼絲繩上允許施加的最大拉力：
F=

1

n

（G+G_貨箱+G_動）=

1

3

（215×30N+400N+50N）=2300N；
（3）繩端移動的距離：
s=nh=3×10m=30m，
鋼絲繩的拉力做的功：
W=F′s=2000N×30m=60000J，
鋼絲繩的拉力的功率：
P=

W

t

=

60000J

50s

=1200W；
（4）∵物體提升物體的重力越大，該裝置的機械效率越大，
∴當提升物體的重力G=215×30N=6450N時，機械效率最大，
則該裝置的最高機械效率：
η=

W有

W總

×100%=

Gh

Fs

×100%=

Gh

Fnh

×100%=

G

nF

×100%=

6450N

3×2300N

×100%≈93.5%．
答：（1）每塊磚的重力是30N；
（2）鋼絲繩上允許施加的最大拉力是2300N；
（3）鋼絲繩拉力做功的功率是1200W；
（4）該裝置的最高機械效率是93.5%．

點評：本題涉及到密度、重力、功、功率、滑輪組等的計算，是一綜合性較強的題，在計算過程中要注意各個物理量之間的關系，考查了學生的綜合應用能力，屬于難題．