Question

在新農村建設中，為將一批建材運到10m高的施工處，工人利用如圖所示的滑輪組提升建材．裝置中動滑輪重100N，工人每次勻速提升一箱重400N的建材，不計繩重和摩擦．試問：
（1）每次提升建材時的有用功、額外功各是多少，
（2）該滑輪組的機械效率是多少？
（3）為加快施工進度，張師傅建議用電動機做動力替代入提升建材．為了安全，改裝后每次可吊起四箱建材，建材勻速上升時的速度為0.4m/s．倉庫中現有兩臺電動機，型號分別為“220V  0.8kW”、“220V  3kW”，請你通過計算說明應選哪臺電動機才能使配置更為合理．

Answer 1

【答案】分析：（1）知道一箱建材重和提升的高度，利用W=Gh求有用功；不計繩重和摩擦，利用W_額=G_動h求額外功；
（2）利用W_總=W_有+W_額求出總功，再利用機械效率的公式求該滑輪組的機械效率；
（3）求出提升四箱建材時的總功和所需時間，利用P=求需要電動機的電功率進行選擇．
解答：解：（1）每次提升建材時的有用功：
W_有=Gh=400N×10m=4000J，
不計繩重和摩擦，每次提升建材時的額外功：
W_額=G_動h=100N×10m=1000J；
（2）W_總=W_有+W_額=4000J+1000J=5000J，
滑輪組的機械效率：
η=×100%=×100%=80%；
（3）提升四箱建材時的總功：
W_總′=W_有′+W_額′=4×4000J+1000J=17000J
將重物勻速提升至10m高處所需時間：
t===25s，
則提升四箱建材的總功率：
P===680W=0.68kW
故應選擇型號為“220V  0.8kW”的電動機才能使配置更為合理．
答：（1）每次提升建材時的有用功為4000J、額外功為1000J；
（2）該滑輪組的機械效率是80%；
（3）選型號為“220V  0.8kW”的電動機才能使配置更為合理．
點評：本題考查了速度的計算、功的計算、功率的計算、機械效率的計算，涉及到尋找合理的配置方法，知識點多，屬于難題．