题文

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100N。工人利用该装置每次提升一块重900N的建材，该工人拉绳子的速度是0.8m／s，在施工过程中： （1）该工人提升建材时的有用功率是多少? （2）该装置的机械效率是多少?（不计绳重和摩擦） （3）孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机（吊起物体的速度限定在0.4m／s）。她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的部分数据如下表所示，她要选用其中的一台。请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置。

题型：计算题  难度：偏难

答案

解： （1）提升建材时所做的有用功W有用=Gh=900N×10m=9000J，上升速度v物===0.4m/s 所用时间t===25s，有用功率P有用===360W。 （2）人的拉力F===500N，绳子自由端移动的距离S绳=2S物=2×10m=20m，人所做的总功W总=FS绳=500N×20m=10000J，机械效率η=×100％=×100％=90％。 （3） ①选择3.0KW电动机，一次提升8块建材，效率最高。（8块建材；在能拉动的条件下，多提升建材效率高）。 ②选择0.8KW的电动机，一次提升2块建材，效率最高。（2块建材；在能拉动的条件下，多提升建材效率高）。 （合理即可，任选其一）

据专家权威分析，试题“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..”主要考查你对  功率的计算，机械效率的计算  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

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，，