Question

“塔吊”是建筑工地上常见的起重设备，某建筑工地现正在使用“塔吊”进行作业，如图所示。“塔吊”有一水平臂AB，其中AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C为可移动的滑轮组，C移动的范围是从O点到B点。利用“塔吊”可将很重的水泥板方便地吊起并安放到工作区域内。

（1）在“塔吊”匀速提升水泥板的过程中，水泥板的动能将     （选“变大”、“变小”或“不变”，下同），机械能将     。

（2）假设“塔吊”配置的电动机铭牌上标有：额定电压380V，额定功率38kW。在一次吊起水泥板时，电动机正常工作20s，该电动机在这次吊起重物的过程中消耗了多少电能？

（3）若20s内“塔吊”将重1.25×10⁴N的水泥板匀速提高了4m，如果机械做的额外功是3×10⁴J，该“塔吊”的机械效率是多少?

（4）若“塔身”的宽度、铁架和滑轮组所受重力及摩擦均不计，A端所装配重质量一定。在机器安全工作的范围内，要想使吊起水泥板的质量增大，应采取什么措施？

Answer

（1）不变；变大；

（2）该电动机在这次吊起重物的过程中消耗的电能为7.6×105J；

（3）“塔吊”的机械效率为62.5%；

（4）C点向O点靠近些（C点向左移动一些，C点离B点远一些）。

【解析】

试题分析：（1）匀速提升水泥板的过程中，水泥板的质量和速度都不变，故动能不变；随着高度增大，重力势能增大，而机械能等于动能与势能的和，所以机械能谱大；

（2）由于电动机正常工作，消耗的功率等于额定功率，即P＝38kW＝3.8×104W，工作时间t＝20s，所以电动机消耗的电能为：

W＝Pt＝3.8×104W×20s＝7.6×105J。

（3）W有用＝G2h＝1.25×104N×4m＝5×104J，

η＝×100%＝×100%

＝×100%＝62.5%。

（4）由于A端力和力臂不变，故乘积为定值，根据和C点受力增大可知，应减小力臂，即C点向O点靠近些（C点向左移动一些，C点离B点远一些）。

考点：动能大小的因素；机械能的大小；电能的计算；效率的计算；杠杆的平衡条件。