Question

以前，我國(guó)北方經(jīng)常用轆轤將水從井里提上來(lái)，如下圖所示。轆轤的本質(zhì)是可以連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的杠桿。已知吊桶的質(zhì)量是2kg，容積是8×10^-3 m³；井中水面到地面的高度為5 m，水的密度是1.0×10³ kg / m³。不計(jì)摩擦及繩和搖柄質(zhì)量。取g＝10N/ kg。

（1）當(dāng)人通過(guò)轆轤用20s的時(shí)間，將裝滿(mǎn)水的吊桶從水面勻速提升到地面時(shí)，人所做的有用功是多少？人所做有用功的功率是多大？該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？

（2）當(dāng)人通過(guò)轆轤將裝半桶水（體積為4×10^-3 m³）的吊桶勻速提升到地面時(shí)，該機(jī)械的機(jī)械效率是多少？

（3）根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果，提出改進(jìn)吊桶的辦法，以提高該機(jī)械的機(jī)械效率。

（4）請(qǐng)列舉使用該機(jī)械比人直接提升吊桶的好處。（答出兩條即可）

 

Answer 1

【答案】

解：（1）400 J，20W,80%（2）66.7%

（3）減小吊桶的質(zhì)量，增大吊桶的容積。

（4）省力；改變施力方向，方便用力（或“方便”）；安全。

【解析】本題涉及的知識(shí)是功、功率和機(jī)械效率的計(jì)算，提高機(jī)械效率的方法。（1）對(duì)水做的功為有用功，先求出水的重力，確認(rèn)提升的高度為5 m，再根據(jù)公式計(jì)算出有用功，再根據(jù)公式計(jì)算出有用功的功率；人對(duì)水桶所做的總功包含兩部分，對(duì)水所做的有用功和對(duì)水桶所做的額外功，根據(jù)公式計(jì)算出總功，該機(jī)械的機(jī)械效率可根據(jù)公式計(jì)算。（2）計(jì)算方法同上，只有W_有用不同。（3）提高機(jī)械效率的方法是增大有用功，減少額外功，可以減小桶的質(zhì)量，增大桶的容積。（4）使用該機(jī)械比人直接提升吊桶的好處有改變力的方向、省力等。