(2011•黔南州)建筑工地上,工人们需要将一堆建材运到10m高处.姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重l
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解题思路:(1)知道一块建材重和提升的高度,利用功的公式求有用功;再利用速度公式求做功时间,利用功率的公式求工人提升建材时的有用功率.

(2)知道拉力大小,求出拉力移动的距离,求出总功,再利用机械效率的公式求该装置的机械效率;

(3)知道工人提升一块建材时的有用功率,根据表格中提供的信息,判断使用不同功率的电动机一次提升多少块建材最合适.

(1)提升建材时所做的有用功:

W有用=Gh=900N×10m=9000J;

建材上升速度:

v=[1/2 v拉 =

1

2×0.8m/s=0.4m/s

建材上升所用时间:

t=

h

v=

10m

0.4m/s=25s

有用功功率:

P有用=

W有用

t=

9000J

25s=360W

(2)∵不计绳重和摩擦

∴人的拉力:

F=

G+G轮

2=

900N+100N

2=500N

绳子自由端移动的距离:

s=2h=2×10m=20m

人所做的总功:

W=Fs=500N×20m=10000J

动滑轮的机械效率:

η=

W有用

W总×100%=

9000J

10000J×100%=90%

(3)一次提升1块建材有用功功率为360W,一次提升8块建材,做功功率为2.88kW,选择3kW的电动机,效率最高;一次提升2块建材,做功功率为0.72kW,选择0.8kW的电动机,效率最高.

答:(1)该工人提升建材时的有用功率是360W;

(2)该装置的机械效率是90%;

(3)选择3kW的电动机,一次提升8块建材,效率最高;选择0.8kW的电动机,一次提升2块建材,效率最高.

点评:

本题考点: 功率的计算;速度的计算;功的计算;滑轮(组)的机械效率.

考点点评: 本题考查了速度的计算、功的计算、功率的计算、机械效率的计算,涉及到寻找合理的配置方法,知识点多,属于难题.

注:

第(1)题也可以用:W有用=Gh=900N×10m=9000J,

P=Wt][Fs/t]=Fv=900N×[1/2]v拉=900N×[1/2]×0.8m/s=360N,

∴该工人提升建材时的有用功率是360W.