Question

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．
（1）使用定滑輪是為了

改變力的方向

．
（2）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)．（g取10N/kg）．
（3）開啟電動機(jī)，電動機(jī)實(shí)際消耗的電功率為1500W，通過輕繩用時10s將材料從地面提升到9m高的四樓，求該過程中電動機(jī)消耗的電能．
（4）求該過程中整個裝置的機(jī)械效率．

Answer 1

分析：（1）定滑輪實(shí)質(zhì)是等臂杠桿，不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向．
（2）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)．
（3）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(jì)算．
（4）利用W=Gh計(jì)算有用功，利用η=

W有用

W總

可求得整個裝置的機(jī)械效率．

解答：解：（1）使用定滑輪時不省力也不費(fèi)力，但可以改變作用力方向；
（2）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．
（3）已知工作時間t=10s；消耗的電能是W=Pt=1500W×10s=15000J．
（4）W_有用=Gh=mgh=100kg×10N/kg×9m=9000J．
η=

W有用

W總

×100%=

9000J

15000J

×100%=60%．
故答案為：（1）改變作用力的方向；（2）材料對地面的壓強(qiáng)為2000Pa；（3）電動機(jī)消耗的電能為15000J．
（4）該過程中整個裝置的機(jī)械效率為60%．

點(diǎn)評：本題通過在定滑輪的使用過程中，考查了定滑輪的使用特點(diǎn)、壓強(qiáng)、功和消耗電能的計(jì)算，在解題過程中要好好分析題意．