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(1)计算通过大堤全程所需的时间
解:已知电动自行车速度$v = 18\,\text{km/h} = 18\times\frac{1000\,\text{m}}{3600\,\text{s}} = 5\,\text{m/s},$路程$s = 6700\,\text{m}。$
根据公式$t=\frac{s}{v},$可得通过大堤全程所需时间:
$t=\frac{6700\,\text{m}}{5\,\text{m/s}} = 1340\,\text{s}。$
(2)计算电动自行车通过大堤全程牵引力所做的功
解:已知电动机功率$P = 150\,\text{W},$时间$t = 1340\,\text{s}。$
根据公式$W = Pt,$可得牵引力所做的功:
$W = 150\,\text{W}\times1340\,\text{s} = 2.01\times10^{5}\,\text{J}。$
(3)计算电动自行车的牵引力
解:已知$W = 2.01\times10^{5}\,\text{J},$$s = 6700\,\text{m}。$
根据公式$F=\frac{W}{s},$可得牵引力:
$F=\frac{2.01\times10^{5}\,\text{J}}{6700\,\text{m}} = 30\,\text{N}。$
(1)由图可知,承担物重的绳子段数$n = 3,$物体提升高度$h=2\ \text{m},$则绳子自由端移动的距离$s=nh=3\times2\ \text{m}=6\ \text{m}。$
工人做的总功$W_{\text{总}}=Fs=100\ \text{N}\times6\ \text{m}=600\ \text{J},$
功率$P=\frac{W_{\text{总}}}{t}=\frac{600\ \text{J}}{10\ \text{s}}=60\ \text{W}。$
(2)有用功$W_{\text{有}}=Gh=240\ \text{N}\times2\ \text{m}=480\ \text{J},$
机械效率$\eta=\frac{W_{\text{有}}}{W_{\text{总}}}\times100\%=\frac{480\ \text{J}}{600\ \text{J}}\times100\% = 80\%。$
(3)不计绳重与摩擦,由$F=\frac{1}{n}(G+G_{\text{动}})$可得,动滑轮重力$G_{\text{动}}=nF - G=3\times100\ \text{N}-240\ \text{N}=60\ \text{N}。$
提升$300\ \text{N}$重物时,机械效率$\eta'=\frac{G'}{G'+G_{\text{动}}}\times100\%=\frac{300\ \text{N}}{300\ \text{N}+60\ \text{N}}\times100\%\approx83.3\%。$
$ \frac G{5F}×100\%$
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用相同的滑轮组提起不同数量的钩码,分别测出相应的机械效率,然后进行比较,得出结论