Question

18．玻璃装运车间常用“低压吸盘吊车”进行吊运玻璃，先将1个吸盘压在玻璃上，然后启动抽气机使吸盘内的气压减小，在大气压作用下将玻璃“吸”起，再启动电动机牵引滑轮组上的绳子就可以将玻璃吊起．如图为低压吸盘吊车结构示意图．假设吸盘及支架共重为500牛，在某次吊装过程中，吊车将一块重为900牛的玻璃以0.2米/秒的速度吊高2米，不计抽气管和绳重，不计绳子与滑轮的摩擦，请根据信息回答下列问题：
（1）若圆形吸盘面积是450厘米²，当时的气压为1.0×10⁵Pa，则吸盘内的气压至少要达到多少以下才能把玻璃“吸”起？
（2）在提升该玻璃的过程中，绳子能承受的最大拉力为750牛，则每个滑轮的重应控制在100N以内．
（3）当最大拉力为750N时，电动机的效率为75%，则电动机消耗的电功率为多大？

Answer 1

分析 （1）根据p=$\frac{F}{S}$可得吸盘受到的压强．则吸盘内的气压至少要达到p_内=p₀-p；
（2）首先确定滑轮组绳子的有效股数，然后根据F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_轮）计算滑轮的重；
（3）由Pη=Fv求解电动机消耗的电功率．

解答 解：（1）吸盘受到的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{450×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=2×10⁴Pa，
则吸盘内的气压至少要达到的气压：
p_内=p₀-△p=1.0×10⁵Pa-2×10⁴Pa=8×10⁴Pa；
（2）由图可知，n=2，根据F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_轮）可得每个滑轮滑轮重：
G_轮=2F-G_总=2×750N-（900N+500N）=100N；
（3）由Pη=Fv得，电动机消耗的电功率：
P=$\frac{F{v}_{绳}}{η}$=$\frac{750N×0.2m/s×2}{75%}$=400W．
答：（1）吸盘内的气压至少要达到8×10⁴Pa以下才能把玻璃“吸”起；
（2）100；
（3）当最大拉力为750N时，电动机的效率为75%，电动机消耗的电功率为400W．

点评 此题考查压强，滑轮组绳子拉力、功率的计算，关键是滑轮组绳子有效股数的确定、F=$\frac{1}{n}$（G_物+G_轮）、和Pη=Fv的应用．