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在武当山体育馆的建设工地上，起重机在10s内把质量为0.5t的重物匀速提升到4m高的地方，起重机的电动机的实际功率为2.5kw．求：（1）重物受到的拉力；（2）起重机对重物做功的功率-物理
[db:作者]  2020-06-01 00:00:00  互联网

题文

在武当山体育馆的建设工地上，起重机在10s内把质量为0.5t的重物匀速提升到4m高的地方，起重机的电动机的实际功率为2.5kw．求：
（1）重物受到的拉力；
（2）起重机对重物做功的功率；
（3）起重机的机械效率．（g=10N/kg）
题型：问答题  难度：中档

答案

由题知：m=0.5t=500kg；h=4m；t=10s；P总=2.5kW；
（1）因为重物匀速上升，所以拉力F=G=500kg×10N/kg=5000N；
（2）起重机拉力所做的功W=Gh=5000N×4m=2×104J；
P=
W
t
=
2×104J
10s
=2×103W；
（3）起重机的机械效率为：η=
P
P总
=
2000W
2500W
=80%．
答：（1）重物受到的拉力是5000N；
（2）起重机对重物做功的功率是2000W；
（3）起重机的机械效率是80%．

据专家权威分析，试题“在武当山体育馆的建设工地上，起重机在10s内把质量为0.5t的重物..”主要考查你对  功率的计算，机械效率的计算，二力平衡的定义及条件  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

功率的计算机械效率的计算二力平衡的定义及条件

考点名称：功率的计算

  • 功率的计算公式：
    （1）P=W/t，其中P代表功率，单位为W，W代表功，单位为J；t代表时间，单位为s。
    （2）因为P=W/t，W=Fs，v=s/t，所以P=W/t=Fs/t=Fv，P=Fv是功率的又一表达式。

  • 公式法计算功率：
         运用时一定要注意三个量的对应关系。“W”一定是对应“t”完成的，不能张冠李戴。单位要统一，P、W、t的单位分别为瓦、焦、秒。
    例1 如图所示，铁明同学向上跳台阶进行晨练，铁明重500N，在10s内匀速连跳12个台阶，每个台阶的高度为0．2m。在这个过程中，已知铁明克服摩擦做功为2800J，求出此过程中：

    (1)铁明竖直向上跳的平均速率多大?
    (2)铁明克服重力做功是多少?
    (3)铁明做功的总功率多大?
    解析：竖直向上跳的平均速度可以通过向上跳的总高度与所用时间利用速度公式求出，克服重力做功等于重力与高度的乘积，即，总功率可以通过所做的总功和时间利用功率公式求得。
    （1）0.24m/s
    （2）
    （3）

    例2在打捞海底沉船时，常用水下机器人潜入水下打捞船上物品，已知ρ海水=1．03×103kg／m3。
    (1)机器人在水下70m处受到海水产生的压强是多大?
    (2)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.02m3，密度为2.7×103kg/m3的物体静止不动，求该力的大小。
    (3)若机器人在水下运动时，所受海水阻力与速度的关系如图所示，求机器人在水下以0．5m／s的水平速度匀速运动时，机器人水平推进力的功率。

    解析：（1）由液体压强公式得，，
    （2）物体在水下受平衡力的作用，则
    则
    （3）由题图可知，海水阻力与机器人的运动速度成正比，当机器人运动速度为0．5m/s时，f=175N 机器人匀速前进时，机器人水平推进力F=f
    P=Fv=175N×0．5m/s=87．5W
    答案：（1）7.21×105Pa（2）334N（3）87.5W

考点名称：机械效率的计算

  • 机械效率的定义：
    有用功跟总功的比值叫做机械效率；

    计算公式：
    η=

  • 机械效率的意义：
    （1）机械效率的功率是标志机械做功性能好坏的物理量，机械效率越高，这个机械的性能越好。

    （2）机械效率的高度并不决定使用机械是省力还是费力，效率高只说明有用功在总功所占的比例；省力还是费力是指做一定的有用功时，所用动力的大小。机械效率高不一定省力。

  • 功，功率和机械效率的比较：
    物理量 物理意义 定义 符号 公式 单位 说明
    功 做功即能量的转化 有力作用在物体上，并且物体在力的方向上移动了一段距离，就说力对物体做了功 W W=Fs J l. 功率大小由功和时间共同决定，单独强调某一方面是错误的 2．功率和机械效率是两个不同的物理量，它们之问没有直接关系
    功率 做功快慢 单位时间内完成的功 P W(国际单位)
    kW，MW（常用单位）
    机械效率 反映机械性能的物理量 有用功占总功的总值 η 无

  • 汽车的机械效率和功率：
        机械效率与功率是两个完全不同的概念。
        这两个物理量是从不同方面反映机械性能的，它们之间没有必然的联系。
        功率大表示机械做功快；机械效率高表示机械对总功的利用率高。功率大的机械不一定机械效率高。内燃机车功率可以达到几千千瓦，但效率只有30％r～ 40%，反之，机械效率高的机械功率不一定大。安装在儿童玩具汽车里的电动机效率可达80%，但功率却只有凡瓦特。

考点名称：二力平衡的定义及条件

  • 定义:
    物体在两个力作用下保持静止或匀速直线运动状态，我们就说这两个力平衡.

  • 二力平衡的条件：
    同物：两个力作用在同一物体上
    等值：两个力大小相等
    反向：两个力方向相反
    共线：两个力在同一直线上

    说明：
    ①二力平衡时要求四个条件同时具备，缺一不可。
    ②判断二力是否平衡既可用二力平衡条件来判断，也可根据物体是否处于平衡状态来确定受到的力是否平衡

  • 隐含“二力平衡”的变形题：
        考查二力平衡与平衡状态的试题很多，形式变化多样，有一些条件很直接，而有时具有隐蔽性，但始终遵循平衡力和平衡状态的对应关系，准确把握这一关系，适应多变题型。题型多以填空题、选择题的形式出现。
    例:如图所示，各用4N的水平力沿相反的方向拉弹簧测力计的两端(弹簧测力计自重不计)，则下列说法中正确的是(   )

    A．弹簧测力计的示数为4N，弹簧测力计受的合力为4N
    B．弹簧测力计的示数为0N，弹簧测力计受的合力为0N
    C．弹簧测力计的示数为8N，弹簧测力计受的合力为0N
    D．弹簧测力计的示数为4N，弹簧测力计受的合力为0N
    解析:本题考查弹簧测力计的原理，弹簧测力计是利用力产生的效果大小来测量力的大小的。弹簧测力计的构造是弹簧一端固定(与挂环相连的一端)，叫做固定端；另一端与挂钩相连，叫做自由端。测量时，使固定端不动，拉力拉挂钩使弹簧伸长，拉力越大，弹簧伸长就越长，弹簧测力计的示数就越大，也就是说，弹簧测力计指针的示数等于作用在挂钩上的拉力的大小，是一端的力的大小，而不是两端的受力之和所以在本题中弹簧测力计的示数是4N。而把弹簧测力计作为研究对象，在一对平衡力作用下，合力是零。
    答案：D

    二力平衡的判断方法：
        判断一对力是否是平衡力，有两种方法。一种是根据二力平衡条件判断，只要两个力“同体、等大、反向、共线”，那么，这两个力就是一对平衡力。另一种是根据物体的运动状态是否改变判断，如果物体在某一方向上受到一对力而运动状态保持不变，那么这一对力就是平衡力，反之，就不是平衡力。
    例1一本物理书静止在水平桌面七，下列各对力中属于平衡力的是（）
    A．书对地球的引力和地球对书的引力
    B．书受到的重力和桌面对书的支持力
    C．书对桌面的压力和书受到的重力
    D．书对桌面的压力和桌面对书的支持力
    解析：互为平衡力的两个力应满足：受力物体相同，大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。A 项中的两个力的受力物体不同，是一对相互作用力；B 项重力和支持力四个条件都符合，是平衡力；C项中的两个力不满足受力物体相同和方向相反的条件，不是平衡力；D项中的两个力的受力物体不同，施力物体和受力物体刚好相反，是一对相互作用力。
    答案：B

  • 二力平衡的意义：
        二力平衡是力的分析的最简单、最基本的情况，若一物体处于二力平衡状态，我们了解了其中一个力，对另一个力也就了如指掌。如图所示，一物体放在水平桌面上，它将受到重力和桌面对它的支持力，物体处于平衡状态。我们知道了物体的重力，根据等大、反向、共线的关系，也就知道了支持力，的大小、方向及作用点。

    二力平衡的作用效果：
        二力平衡的效果不仅使物体保持平衡状态，还使物体发生了形变(只不过有时效果不明显，但形变还是有的，如静止在地面上的物体受重力和地面支持力的作用，发生了微小形变)。因此，两个力并不是完全抵消而没有产生任何力的作用效果。

    补充：
    (1)物体在两平衡力作用下处于平衡状态，若再加一对或多对平衡力，物体将仍然处于平衡状态。
    (2)平衡力可以通过受力图形象地描绘出来。

    二力平衡的应用：
    （1）用弹簧测力计测量物体所受重力时，就是利用二力平衡条件。
    （2）放在桌面上的花瓶受到竖直向下的重力和桌面对他竖直向上的支持力，二力平衡。
    （3）悬挂着的吊灯，受到竖直向下的重力和吊线对它竖直向上的拉力，二力平衡。
    （4）在水平道路上匀速直线运动的汽车，水平方向受到向前的牵引力和向后的阻力，二力平衡。
    （5）在竖直方向，汽车受到向下的重力和路面对它向上的支持力，二力平衡。
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