Question

珠海有“發(fā)明大王”之稱(chēng)的宋有洲經(jīng)過(guò)上千次試驗(yàn)之后，于2008年底研制出的“空中綠化存車(chē)亭”獲得國(guó)內(nèi)和國(guó)際專(zhuān)利．此亭集綠化、停車(chē)、防盜、戶外廣告于一體，存車(chē)時(shí)只需40秒就可以把車(chē)子“鎖上天”．圖乙為“空中綠化存車(chē)亭”的工作原理圖，其中A為存車(chē)架，O為桿OB的轉(zhuǎn)動(dòng)軸，桿的B端固定懸掛泊車(chē)位置，BC為牽引OB桿轉(zhuǎn)動(dòng)的鋼絲繩，M為牽引鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)．存車(chē)時(shí)，汽車(chē)開(kāi)到存車(chē)架上，電動(dòng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩BC將桿OB拉到一定高度固定；取車(chē)時(shí)，將OB桿放下使存車(chē)架落回地面．

請(qǐng)根據(jù)以上信息回答下列問(wèn)題（忽略O(shè)B的重力和機(jī)械各部分的摩擦力）：
（1）圖乙中使用了 ______滑輪；它是 ______（選填“省力”“費(fèi)力”或“既不省力也不費(fèi)力”）的機(jī)械．
（2）如圖乙所示，小汽車(chē)從水平地面被提升到BC垂直于桿OB的過(guò)程中，作用在B點(diǎn)的動(dòng)力如何變化？為什么？
（3）專(zhuān)家建議遮陽(yáng)棚上加裝太陽(yáng)能光電板，給蓄電池充電，再由蓄電池給電動(dòng)機(jī)供電．若汽車(chē)的重為G₁、存車(chē)架的重為G₂、被提升的高度為h，桿OB的長(zhǎng)為L(zhǎng)；光電板平均每小時(shí)每平方米面積吸收太陽(yáng)能為E，太陽(yáng)平均每天照射時(shí)間為t小時(shí)，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η₁，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為η₂．如果每天需存車(chē)的平均次數(shù)為N 次，忽略下降過(guò)程電動(dòng)機(jī)消耗的電能，請(qǐng)你選用相關(guān)數(shù)據(jù)（用字母表示）推導(dǎo)光電板面積至少是多少？（要求寫(xiě)出推導(dǎo)過(guò)程）

Answer 1

【答案】分析：（1）滑輪輪軸固定的是定滑輪，定滑輪的動(dòng)力臂等于阻力臂，使用定滑輪不省力也不費(fèi)力，但可以改變力的方向；
（2）OB桿在提升過(guò)程，OB桿對(duì)B點(diǎn)的支持力方向與繩子拉力方向夾角越來(lái)越小，當(dāng)二者方向垂直時(shí)，拉力最��；
（3）解決此題要計(jì)算出有用功和總功，結(jié)合機(jī)械效率公式η=進(jìn)行計(jì)算．
解答：解：（1）圖乙中的滑輪輪軸都是固定的，所以都是定滑輪；定滑輪的特點(diǎn)是不省力，但可以改變力的方向；
故答案為：定，既不省力也不費(fèi)力；
（2）繩子的拉力和OB桿的支持力合力等于車(chē)及存車(chē)架的重力，當(dāng)OB桿在提升過(guò)程，OB桿對(duì)B點(diǎn)的支持力方向與繩子拉力方向夾角越來(lái)越小，當(dāng)BC繩與OB桿垂直時(shí)，繩子的拉力最小，在此過(guò)程中作用在B點(diǎn)的動(dòng)力越來(lái)越��；
（3）每天存N 次車(chē)需要做的有用功W_有=N（G₁+G₂）h；
每天面積為S的光電板吸收的太陽(yáng)能Q=EtS；
太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能W=Qη₁=EtSη₁；
由機(jī)械效率公式η=可知，η₂=；
所以需要的光電板面積S=；
答：需要的光電板面積S=．
點(diǎn)評(píng)：此類(lèi)問(wèn)題是結(jié)合杠桿和受力分析考查杠桿的分類(lèi)方法和最小力問(wèn)題；結(jié)合能量轉(zhuǎn)化考查機(jī)械效率問(wèn)題．