Question

17．某建筑工地使用如圖所示裝置搬運(yùn)建筑材料．已知柴油機(jī)的效率是40%，柴油的熱值是4×10⁷J/kg，用此裝置將一塊重為3200N的建筑材料提升5m．歷時(shí)4s，消耗的柴油為2g．這段時(shí)間內(nèi)，求：
（1）柴油完全燃燒放出的熱量；
（2）柴油機(jī)的輸出功；
（3）柴油機(jī)的輸出功率；
（4）滑輪組的機(jī)械效率；
（5）拖拉機(jī)對繩子的牽引力．

Answer 1

分析 （1）利用公式Q_放=mq直接代入進(jìn)行求解2g柴油完全燃燒放出多少熱量；
（2）因已知柴油機(jī)的效率是40%，所以柴油機(jī)對外做功W等于40%Q_放；
（3）利用公式P=$\frac{W}{t}$求柴油機(jī)的輸出功率；
（4）提升建筑材料做的有用功可用公式W_有用=Gh，知道柴油機(jī)的輸出功率，利用效率公式求滑輪組的效率；
（5）由圖知，兩個(gè)滑輪都是定滑輪，繩端移動(dòng)的距離等于物體升高的高度，利用W_輸出=Fs求牽引力．

解答 解：
（1）柴油燃燒放出的熱量：Q_放=mq=2×10^-3kg×4×10⁷J/kg=8×10⁴J；
（2）由η=$\frac{{W}_{輸出}}{{Q}_{放}}$得，柴油機(jī)的輸出功：
W_輸出=40%×Q_放=40%×8×10⁴J=3.2×10⁴J，
（3）柴油機(jī)的輸出功率：
P=$\frac{{W}_{輸出}}{t}$=$\frac{3.2×1{0}^{4}J}{4s}$=8×10³W；
（4）提升建筑材料做的有用功：W_有用=Gh=3200N×5m=1.6×10⁴J，
滑輪組的機(jī)械效率
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{輸出}}$×100%=$\frac{1.6×1{0}^{4}J}{3.2×1{0}^{4}J}$×100%=50%．
（4）由圖知，兩個(gè)滑輪都是定滑輪，所以s=h=5m，
由W_輸出=Fs得牽引力：
F=$\frac{{W}_{輸出}}{s}$=$\frac{3.2×1{0}^{4}J}{5m}$=6.4×10³N．
答：（1）完全燃燒2g柴油所放出的熱量為8×10⁴J；
（2）柴油機(jī)的輸出功為3.2×10⁴J；
（3）柴油機(jī)的輸出功率8×10³W；
（4）滑輪組的效率為50%；
（5）拖拉機(jī)對繩子的牽引力為6.4×10³N．

點(diǎn)評 此題主要考查了滑輪組的機(jī)械效率、熱量、功、功率的計(jì)算，并且還考查了熱機(jī)的效率，將所學(xué)知識(shí)與實(shí)際結(jié)合起來，這樣才有意義．