Question

坐落在靖江市中心的世紀(jì)聯(lián)華超級(jí)購(gòu)物中心，樓內(nèi)安裝的垂直升降式電梯可以使人們方便的上下．該樓梯銘牌如下，其工作原理如圖所示．在額定狀態(tài)下試運(yùn)行時(shí)，所載15人平均每人的質(zhì)量是60kg，測(cè)得電梯從一樓勻速上升到頂樓所需的時(shí)間為40s．動(dòng)滑輪和鋼絲繩的重力及摩擦不計(jì)．
求：
（1）鋼絲繩的拉力；
（2）滑輪組的機(jī)械效率
（3）這個(gè)過程中消耗的電能．

額定載客　 　　15人 自重（質(zhì)量） 　600kg 電動(dòng)機(jī)額定功率 45kw 額定電壓　　　 380V

Answer 1

解：（1）由圖知，n=3，
人和電梯總重：
G=mg=（600kg+15×60kg）×9.8N/kg=14700N，
∵動(dòng)滑輪和鋼絲繩的重力及摩擦不計(jì)，
∴F_拉=G=×14700=4900N；
（2）滑輪組的機(jī)械效率：
η======60%；
（3）在額定狀態(tài)下試運(yùn)行，則這個(gè)過程中消耗的電能：
W_電=P_額t=45kW×h=0.5KW?h．
答：（1）鋼絲繩的拉力為4900N；
（2）滑輪組的機(jī)械效率為60%；
（3）這個(gè)過程中消耗的電能為0.5KW?h．
分析：（1）由滑輪組結(jié)構(gòu)可以看出承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，由原理圖得出升降機(jī)裝載最大質(zhì)量和自身質(zhì)量，利用重力公式求總重，動(dòng)滑輪和鋼絲繩的重力及摩擦力均忽略不計(jì)，利用F=G求拉力大��；
（2）做的有用功就是把人提升所做的功，總功就是鋼絲繩拉力所做的功，前者占后者的百分比就是機(jī)械效率，可利用公式η====求出機(jī)械效率；
（3）根據(jù)公式W=Pt，從銘牌中找出電動(dòng)機(jī)的額定功率，可利用公式W=Pt計(jì)算出消耗的電能．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了使用滑輪組有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算，知道對(duì)承載物做的功為有用功、為箱體做的功為額外功是本題的關(guān)鍵．