山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟,质量为2t.2013年4月,一男子钻到钟下玩耍,其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断,该男子被困于钟内.闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮
◎ 题目
山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟,质量为2t. 2013年4月,一男子钻到钟下玩耍,其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断,该男子被困于钟内.闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮组、站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起,该男子趁机从钟下爬出脱困.(g取10N/kg) 问: (l)消防员们站在地面一起向下拉绳将铜钟吊起,请画出最省力的绳子绕法. (2)消防员们在绳子自由端共施加4000N的力,使铜钟在1min内匀速缓慢上升60cm,请计算绳子自由端拉力做功的功率. (3)此过程中滑轮组的机械效率是多少? |
◎ 答案
(1) (2)拉力的功率为240W;(3)滑轮组的效率为83.3%. |
◎ 解析
(1)欲找最省力的绕法,就需要找出承担物重的绳子的股数越多越省力,但还有一个条件是人必须站在地面上拉绳子,故我们可以反着向后推,从人的拉力方向向下向后推,得出绕线如右图所示。 (2)欲求功率,知道了拉力,由物体上升的距离可推出拉力移动的距离,再由时间可求功率; (3)由物重及其上升的高度可计算出有用功,再由拉力和拉力的方向上移动的距离可求出总功,二者相比就是滑轮组的机械效率。 解:(1)承重绳子的有效股数越多越省力,滑轮组绕法如右图所示. (2)由图示滑轮组可知,承重绳子的有效股数n=6, 绳子自由端移动的距离s=nh=6×0.6m=3.6m, 拉力做的功W总=Fs=4000N×3.6m=14400J, 拉力的功率P==240W; (3)有用功W有用=Gh=mgh=2000kg×10N/kg×0.6m=12000J, 滑轮组的效率η=≈83.3%; 答:(1)滑轮组绕法如图所示;(2)拉力的功率为240W;(3)滑轮组的效率为83.3%. |
◎ 知识点
专家分析,试题“山东临淄管仲纪念馆内有一口铜钟,质量为2t.2013年4月,一男子钻到钟下玩耍,其他游客转动铜钟导致悬挂钟的绳索被扭断,该男子被困于钟内.闻讯赶到的消防员们迅速组装好滑轮…”主要考查了你对 【力的合成与应用】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。
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