Question

如圖，家住四樓的小明用電動機(jī)、定滑輪和輕繩提升裝修材料，材料的質(zhì)量為100kg．（g取10N/kg）．
（1）材料放在水平地面上，與地面的接觸面積為0.5m²此時輕繩無拉力，求材料對地面的壓強(qiáng)？
（2）開啟電動機(jī)，電動機(jī)實際消耗的電功率為1500W，通過輕繩用時10s將材料從地面勻速提升到9m高的四樓，求該過程中電動機(jī)消耗的電能和材料的速度？
（3）將材料勻速提升到四樓過程中，求整個裝置的機(jī)械效率？

Answer 1

分析：（1）在水平面上壓力等于物體自身的重力，已知接觸面積，根據(jù)壓強(qiáng)公式可求材料對地面的壓強(qiáng)．
（2）已知電動機(jī)消耗的功率和工作時間，消耗電能根據(jù)公式W=Pt計算，由速度公式可以求出材料的速度．
（3）利用W=Gh計算有用功，應(yīng)用效率公式求出整個裝置的機(jī)械效率．

解答：解：（1）材料的重力G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
對地面的壓力就等于材料的重力，F(xiàn)=G=1000N，
材料對地面的壓強(qiáng)p=

F

S

=

1000N

0.5m2

=2000Pa．
（2）已知工作時間t=10s，
消耗的電能是W=Pt=1500W×10s=1.5×10⁴J，
材料的速度：v=

s

t

=

9m

10s

=0.9m/s；
（3）有用功：W_有用=Gh=mgh=100kg×10N/kg×9m=9000J．
機(jī)械效率η=

W有用

W總

×100%=

9000J

15000J

×100%=60%．
答：（1）材料對地面的壓強(qiáng)為2000Pa；
（2）電動機(jī)消耗的電能為1.5×10⁴J，材料的速度為0.9m/s；
（3）該過程中整個裝置的機(jī)械效率為60%．

點(diǎn)評：本題考查了求壓強(qiáng)、功、速度、機(jī)械效率等問題，應(yīng)用壓強(qiáng)公式、功的計算公式、速度公式、效率公式即可正確解題，本題難度不大．