Question

如右图所示为建设工地上常用的铲车、铲车的机械手臂是利用杠杆原理工作的．仔细观察铲车的手臂结构可知它是一个

费力

杠杆．机械手臂是用液压顶将手臂、铲斗向上举起的，若液压顶杆的功率为80kW，用20s时间将铲车内10吨的货物向上匀速举高4米，则这段时间内顶杆所做的功为

1.6×10⁶

J，机械手臂的效率为

25%

．用此铲车匀速举起5吨的货物时的效率比举10吨货物时的效率

低

（填“相等”、“高”或“低“）．

Answer 1

分析：（1）结合图片和生活经验，判断杠杆在使用过程中，动力臂和阻力臂的大小关系，再判断它是属于哪种类型的杠杆．
（2）液压顶杆的功率为80kW和时间20s，根据W=Pt可求出液压顶杆做的总功；
有货物的质量可求其重力，有重力和高度根据W=Gh可求出有用功，再根据η=

W有用

W总

可求出机械手臂的效率．
（3）用此铲车匀速举起5吨的货物比举10吨货物所做的有用功少，但做的额外功一样多．根据η=

W有用

W总

可判断效率的高低．

解答：解：（1）铲车的机械手臂在使用过程中，动力臂小于阻力臂，是费力杠杆．
（2）液压顶杆做的总功：W_总=Pt=80000W×20s=1.6×10⁶J；
货物的重力G=mg=10000kg×10N/kg=10⁵N，
W_有用=Gh=10⁵N×4m=4×10⁵J．
所以，η=

W有用

W总

=

4×105J

1.6×106J

=25%．
（3）用此铲车匀速举起5吨的货物比举10吨货物所做的有用功少，但做的额外功一样多．根据η=

W有用

W总

=

W有用

W有用+W额外

=

1

1+ W额外 W有用

可知，用此铲车匀速举起5吨的货物时的效率比举10吨货物时的效率低．
故答题为：费力、1.6×10⁶、25%、低．

点评：本题考查了杠杆的分类，功的计算和机械效率的计算．
在分析效率高低时，可根据η=

1

1+ W额外 W有用

来判断，当额外功相同时，有用功越小，效率越低．