Question

6．某同学为建筑工地设计了如图所示的提升重物的装置，相关信息如表：

电动机额定功率/W	1000
每块材料质量/kg	200
材料的长×宽×高/m	1×0.8×0.4
材料提升的高度/m	10
材料上升的速度/（m/s）	0.2
每个滑轮的重/N	50
绳子能承受的最大拉力/N	4000

（1）每块材料按如图所示（侧放）静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？（g取10N/kg）
（2）电动机正常工作，提升一块材料到达目的地需消耗多少电能？
（3）一次提升几块建材节约能源（需数据支持，写出计算过程）

Answer 1

分析 （1）根据F=G=mg计算出材料对地面的压力，计算出侧放时的受力面积，由p=$\frac{F}{S}$得出对地面的压强；
（2）根据t=$\frac{s}{v}$计算出提升一块材料所用的时间，由W=Pt可得所需消耗的电能；
（3）根据电动机的功率，计算出绳端的拉力，由滑轮组的省力特点得出所能提升的最大总重力，从而可求出建材的块数．

解答 解：（1）材料对地面的压力：F=G=mg=200kg×10N/kg=2000N；
侧放时的受力面积：S=0.8×0.4m²=0.32m²；
对地面的压强：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{11200N}{0.8{m}^{2}}$=6250Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，提升材料所需时间：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{10m}{0.2m/s}$=50s；
由P=$\frac{W}{t}$得，电动机做的功：W=Pt=1000W×50s=50000J；
（3）由图知，滑轮组由两段绳子承担物重，所以v_绳=2v=2×0.2m/s=0.4m/s；
由P=$\frac{W}{t}$=Fv得，绳端拉力：F=$\frac{P}{v}$=$\frac{1000W}{0.4m/s}$=2500N；
由F=$\frac{1}{2}$（G_物+G_动）得，G_物=2F-G_动=2×2500N-50N=4950N；
能够提升的材料块数：n=$\frac{4950N}{2000N}$≈2
答：（1）每块材料侧放时，对地面的压强是6250Pa；
（2）电动机提升一块材料到达目的地需消耗电能50000J；
（3）一次提升2块建材节约能源．

点评 本题是初中物理的一道综合计算题目，包括力学和电学的有关知识，主要考查了压强、功、功率、滑轮组省力特点的有关计算，在分析过程中，一定要认真审题，搞清各个量之间的关系．