Question

某工地现用一功率为600W的电动机带动如图所示的动滑轮，将重为5400N的材料G运到10m高的楼顶，此过程用时100s．（假设电动机消耗的电能全部用来对动滑轮做功；绳重及绳与滑轮间的摩擦可忽略不计）
求：（1）在这个过程中，电动机消耗多少电能？
（2）该动滑轮的机械效率是多少？
（3）该动滑轮重多少牛？

Answer 1

已知：P=600W t=100s G=5400N h=10m
求：（1）W=？（2）η=？（3）G₀=？
解：
（1）∵P=
∴电动机消耗的电能为W=Pt=600W×100s=6×10⁴J；
（2）使用动滑轮做的总功为W_总=W=6×10⁴J
动滑轮做的有用功为W_有用=Gh=5400N×10m=5.4×10⁴J，
动滑轮的机械效率为η==×100%=90%；
（3）使用动滑轮做的额外功为W_额=W_总-W_有用=6×10⁴J-5.4×10⁴J=6000J，
∵W=Gh
∴动滑轮的重力为G₀===600N．
答：（1）电动机消耗的电能为6×10⁴J；
（2）动滑轮的机械效率为90%；
（3）动滑轮的重力为600N．
分析：（1）已知电动机的功率和做功时间，利用公式W=Pt得到消耗的电能；
（2）已知电动机消耗的电能全部用来对动滑轮做功，所以电动机做的总功等于消耗的电能；已知物重和物体上升的距离，可以得到有用功；已知有用功和总功，利用公式η=得到动滑轮的机械效率；
（3）已知有用功和总功，可以得到额外功；已知额外功和物体上升的高度，利用公式G=得到动滑轮的重力．
点评：此题考查了电能的计算、有用功、总功、机械效率以及额外功的计算，属于力学、电学的重要内容，但难度不是特别大，只要掌握基本公式，理解相关的概念，就能正确解答．