Question

5．小明參加社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，看到在玻璃生產(chǎn)車(chē)間，常用位于天車(chē)上的卷?yè)P(yáng)機(jī)（其內(nèi)部有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力）通過(guò)滑輪組和真空吸盤(pán)提升玻璃．天車(chē)可在導(dǎo)軌上左右移動(dòng)，如圖所示．滑輪組和吸盤(pán)的總重為100N，玻璃的上表面積為1m²，吸盤(pán)覆蓋玻璃的面積為0.25m²．卷?yè)P(yáng)機(jī)的額定電壓為380v，額定功率為1500W（不考慮卷?yè)P(yáng)機(jī)的能量損失）．當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)以額定功率工作時(shí)，通過(guò)滑輪組可提升質(zhì)量為90kg的玻璃并使玻璃以1m/s的速度勻速上升時(shí)，求：
（1）滑輪D（選填“C”“D”或“C和D”）是動(dòng)滑輪，滑輪組的繩子自由端上升的速度為3m/s，吸盤(pán)內(nèi)氣壓的比外界的大氣壓至少小3600Pa；
（2）如天車(chē)向右移動(dòng)，導(dǎo)軌對(duì)支架A的壓強(qiáng)變�。ㄟx填“變大”“變小”或“不變”）；
（3）求當(dāng)卷?yè)P(yáng)機(jī)正常工作時(shí)的電流；
（4）求整個(gè)裝置提升玻璃的效率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動(dòng)滑輪的特點(diǎn)分析；根據(jù)連接動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)分析速度大��；由于大氣壓的作用吸盤(pán)能吸起玻璃，由G=F=△pS=（p₀-p_內(nèi)）S計(jì)算；
（2）根據(jù)杠桿的平衡條件分析導(dǎo)軌對(duì)A的壓力變化情況，分析對(duì)A的壓強(qiáng)變化情況；
（3）由P=UI計(jì)算電流；
（4）由圖知，通過(guò)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n，卷?yè)P(yáng)機(jī)對(duì)滑輪組做功是有用功，消耗電能是總功，由效率公式計(jì)算卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)械效率．

解答 解：
（1）由圖可知，滑輪D在卷?yè)P(yáng)機(jī)工作時(shí)會(huì)上升一定的高度，故D是動(dòng)滑輪；
由圖可知，此時(shí)有三段繩子拉著動(dòng)滑輪，玻璃以1m/s的速度勻速上升時(shí)，則滑輪組的繩子自由端上升的速度為3m/s；
由題知，吸盤(pán)內(nèi)氣壓小于外界大氣壓，在大氣壓的作用下玻璃被壓在吸盤(pán)上，根據(jù)力的平衡條件有：G=F=（p₀-p_內(nèi)）S，p₀-p_內(nèi)=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{90kg×10N/kg}{0.25{m}^{2}}$=3600Pa；
（2）由題知，將導(dǎo)軌看成一個(gè)杠桿，支點(diǎn)為B，天車(chē)對(duì)導(dǎo)軌的壓力為動(dòng)力，A對(duì)導(dǎo)軌的支持力為阻力；當(dāng)天車(chē)向右移動(dòng)時(shí)，動(dòng)力不變，動(dòng)力臂減小，阻力臂BA不變，根據(jù)杠桿的平衡條件可知，A對(duì)導(dǎo)軌的支持力減�。桓鶕�(jù)力的作用的相互性，導(dǎo)軌對(duì)A的壓力減小，由p=$\frac{F}{S}$可知，導(dǎo)軌對(duì)支架A的壓強(qiáng)變��；
（3）由P=UI可得，卷?yè)P(yáng)機(jī)工作時(shí)的電流：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{1500W}{380V}$≈3.9A；
（4）由圖知，通過(guò)動(dòng)滑輪繩子的段數(shù)n=3，由題知，提升玻璃的有用功率P_有=900N×1m/s=900W，消耗的電能是總功，卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)械效率：
η′=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{P}_{有}t}{Pt}$=$\frac{900W}{1500W}$=60%．
答：（1）D；3；3600；（2）變��；（3）卷?yè)P(yáng)機(jī)工作時(shí)的電流為3.9A；（3）卷?yè)P(yáng)機(jī)的機(jī)械效率60%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿平衡條件的應(yīng)用、壓強(qiáng)公式的應(yīng)用、機(jī)械效率公式、功率公式的應(yīng)用等，考查知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，有一定難度．