自选题:(只重点校做)如图是汽车起重机从某深坑中起吊重物的示意图,A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,D是油缸,E是柱塞.作用在动滑轮上共三股钢丝绳,在卷扬机带动下每股钢

首页 > 考试 > 物理 > 初中物理 > 杠杆的平衡条件/2022-06-09 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

自选题:(只重点校做)如图是汽车起重机从某深坑中起吊重物的示意图,A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,D是油缸,E是柱塞.作用在动滑轮上共三股钢丝绳,在卷扬机带动下每股钢丝绳上的拉力均为8500N,被吊起的重物质量为2t.吊臂OFB为一杠杆,若在本次起吊中吊臂OFB始终水平,柱塞与吊臂的连接点F与支点O的距离为吊臂全长的1/3,吊臂、定滑轮、钢丝绳的重忽略不计,动滑轮A的重不能忽略,起吊中卷扬机总功率为12kW,重物上升的速度为0.45m/s.(取g=10N/kg)求:
(1)柱塞对吊臂的支持力;
(2)滑轮组AB的机械效率;
(3)整个起吊装置的机械效率.
魔方格

◎ 答案

(1)要求柱塞对吊臂的支持力,也就是求OFB这个杠杆中的动力大小,而阻力就是三段绳子在吊重物,每段受力8500N,所以阻力就是3×8500N.由于本次起吊中吊臂OFB始终水平,所以动力臂就是OF长度,阻力臂就是OB长度,由题目可知,OB长度是OF的三倍.
(2)求滑轮组AB的机械效率,由于题目中已知绳子段数3段,重物质量2t(可求重力),绳子拉力8500N,所以须对机械效率的公式进行相应的推导η=
W
W
=
G?h
F?S
G?h
F?3h

(3)要求整个起吊装置的机械效率,这就不能单纯看成杠杆或滑轮组了,而应把整个直吊装置综合起来考虑:起吊装置是用来拉升重物的,所以重物被拉升就是有用功;而起吊装置能把重物拉升,是由卷扬机在做功,这个功就是总功.在有用功方面,已知的是重物的重(质量2t可求重力)和提升的速度0.45m/s,所以只能求出有用功的功率P=
W
t
G?h
t
=G?v
.在总功方面,也同样是已知总功(卷扬机)的功率12kW.所以机械效率的公式可进行这样的推导:η=
W
W
=
P? t
P?t
=
P
P

故本题的解答过程为:

(1)FB=3F=3×8500=2.55×104(N)
∵F?OF=FB?OB,∴F=
3
1
×2.55×104=7.65×104
(N)
(2)η=
W
W
=
G?h
F?3h
=
103×10
8500×3
=78.4%

(3)η=
W
W
=
P
P
=
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