Question

【题目】2019年3月31日，农业路大桥正式建成通车。大桥由梁、斜拉索和塔柱三部分组成塔柱高150米；桥面为双向10车道；共设36对72根斜拉索，具有塔柱高、桥面宽、斜拉索索力大等特点。

(1)“塔柱为什么要造这么高?”科学兴趣小组的同学对此进行了研究:他们将大桥的结构进行简化，抽象成图甲的模型，又画了塔柱高低不同的两幅图乙和丙，可以看出它用到了杠杆的相关知识，其中O是支点，________代表桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力。同学们通过比较发现:适当增加塔柱的高度，可______(填“增大”或“减小”)斜拉索拉力的力臂，从而减轻斜拉索承受的拉力。

(2)大桥在历经四年修建过程中常到如图丁所示的起重机，若起重机吊臂前端是由如图戊所示的滑轮组组成，动滑轮质量为100kg，绳重和摩擦不计.如果拉力的功率为6kW，则把2×10kg的货物匀速提高10m。(g取10N/kg)，求

①拉力F的大小是________?

②这一过程需要______时间?

③滑轮组机械效率是_________?

Answer 1

【答案】F1 增大 7000N 35s 95.2%

【解析】

第一空．由抽象成的模型图可知，它用到的杠杆的相关知识，图中F0为拉索的拉力，F1相当于桥重和过往车辆等产生的对桥的作用力，O点此杠杆的支点；

第二空．如下图所示，桥塔高度增加后，阻力F1及其力臂不变，L0'＞L0，即动力臂增大，由杠杆的平衡条件可知：斜拉索的拉力F0减小；

第三空．由图知，n=3，拉力端移动距离s=3h=3×10m=30m，绳重和摩擦不计，拉力为：

第四空．拉力做功：

W=Fs=7000N×30m=2.1×105J，

由得做功时间：

第五空．有用功为：

W有用=Gh=2×104N×10m=2×105J，

滑轮组的机械效率：