Question

17．某建筑工地使用如图所示装置搬运建筑材料．已知柴油机的效率是40%，柴油的热值是4×10⁷J/kg，用此装置将一块重为3200N的建筑材料提升5m．历时4s，消耗的柴油为2g．这段时间内，求：
（1）柴油完全燃烧放出的热量；
（2）柴油机的输出功；
（3）柴油机的输出功率；
（4）滑轮组的机械效率；
（5）拖拉机对绳子的牵引力．

Answer 1

分析 （1）利用公式Q_放=mq直接代入进行求解2g柴油完全燃烧放出多少热量；
（2）因已知柴油机的效率是40%，所以柴油机对外做功W等于40%Q_放；
（3）利用公式P=$\frac{W}{t}$求柴油机的输出功率；
（4）提升建筑材料做的有用功可用公式W_有用=Gh，知道柴油机的输出功率，利用效率公式求滑轮组的效率；
（5）由图知，两个滑轮都是定滑轮，绳端移动的距离等于物体升高的高度，利用W_输出=Fs求牵引力．

解答 解：
（1）柴油燃烧放出的热量：Q_放=mq=2×10^-3kg×4×10⁷J/kg=8×10⁴J；
（2）由η=$\frac{{W}_{输出}}{{Q}_{放}}$得，柴油机的输出功：
W_输出=40%×Q_放=40%×8×10⁴J=3.2×10⁴J，
（3）柴油机的输出功率：
P=$\frac{{W}_{输出}}{t}$=$\frac{3.2×1{0}^{4}J}{4s}$=8×10³W；
（4）提升建筑材料做的有用功：W_有用=Gh=3200N×5m=1.6×10⁴J，
滑轮组的机械效率
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{输出}}$×100%=$\frac{1.6×1{0}^{4}J}{3.2×1{0}^{4}J}$×100%=50%．
（4）由图知，两个滑轮都是定滑轮，所以s=h=5m，
由W_输出=Fs得牵引力：
F=$\frac{{W}_{输出}}{s}$=$\frac{3.2×1{0}^{4}J}{5m}$=6.4×10³N．
答：（1）完全燃烧2g柴油所放出的热量为8×10⁴J；
（2）柴油机的输出功为3.2×10⁴J；
（3）柴油机的输出功率8×10³W；
（4）滑轮组的效率为50%；
（5）拖拉机对绳子的牵引力为6.4×10³N．

点评 此题主要考查了滑轮组的机械效率、热量、功、功率的计算，并且还考查了热机的效率，将所学知识与实际结合起来，这样才有意义．