解题思路:(1)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,平衡块质量和平衡块到塔的距离一定时,吊起的建筑材料质量为最大时,建筑材料到塔的距离最近;
(2)根据滑轮组的省力特点F=[1/n](G物+G动),其中n是承担物重的绳子段数,由图知,n=3,G动=m动g、G物=m物g,将已知数据代入便可求出;
(3)起重机是克服物体的重力做功,起重机的有用功W有用=Gh;
起重机最大的提升速度是0.7m/s,吊起的高度是7m,根据t=[s/v]求出起重机做功的时间;
起重机的功率也是已知的,根据W总=Pt,求出起重机的总功;
知道了有用功和总功,根据η=
W
有用
W
总
求出起重机的机械效率.
(4)要提高滑轮组的机械效率,在有用功不变的情况下,需减小额外功,可通过减小摩擦、绳的重力、滑轮重力等问题实现.
(1)根据杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可知,平衡块质量和平衡块到塔的距离一定时,吊起的建筑材料质量为最大时,建筑材料到塔的距离最近;
(2)G动=m动g=100kg×10N/kg=1000N,G物=m物g=2×103kg×10N/kg=2×104N
由图乙知,滑轮组由3段绳子承担物重,所以F=[1/3](G物+G动)=[1/3]×(1000N+2×104N)=7×103N;
(3)起重机吊起重为2×104N的建筑材料时,
做的有用功W有用=Gh=1×104N×7m=7×104J;
起重机的工作时间:t=[s/v]=[7m/0.7m/s]=10s;
起重机做的总功W总=Pt=14×103W×10s=1.4×105J;
起重机的机械效率η=
W有用
W总×100%=
7×104J
1.4×105J×100%=50%;
(4)分析造成额外功的原因,动滑轮、摩擦、绳的重力,在计算中忽略了绳的重力及摩擦,所以在实际使用中机械的效率要比理论设计的值低很多,为提高其机械效率,应减小摩擦或减小绳的重力,但注意其承受力的能力.
答:(1)起重机吊起的建筑材料达到最大起重质量时,建筑材料到塔吊的距离最近;
(2)钢丝绳的拉力F为7×103N;
(3)起重机的机械效率是50%;
(4)在计算中忽略了绳的重力及摩擦,所以在实际使用中机械的效率要比理论设计的值低很多,为提高其机械效率,应减小摩擦或减小绳的重力,但注意其承受力的能力.
点评:
本题考点: 滑轮组绳子拉力的计算;杠杆的应用;滑轮(组)的机械效率.
考点点评: 重力和机械效率的计算是中考必考的知识点;此题的难点是建筑材料到塔距离的判断,根据杠杆的平衡条件来分析,同时注意滑轮组机械效率的计算.