Question

“塔吊”是建筑工地上常見的起重設備，某建筑工地現正在使用“塔吊”進行作業，如圖所示。“塔吊”有一水平臂AB，其中AO叫平衡臂，OB叫吊臂。C為可移動的滑輪組，C移動的范圍是從O點到B點。利用“塔吊”可將很重的水泥板方便地吊起并安放到工作區域內。

（1）在“塔吊”勻速提升水泥板的過程中，水泥板的動能將     （選“變大”、“變小”或“不變”，下同），機械能將     。
（2）假設“塔吊”配置的電動機銘牌上標有：額定電壓380V，額定功率38kW。在一次吊起水泥板時，電動機正常工作20s，該電動機在這次吊起重物的過程中消耗了多少電能？
（3）若20s內“塔吊”將重1.25×10⁴N的水泥板勻速提高了4m，如果機械做的額外功是3×10⁴J，該“塔吊”的機械效率是多少?
（4）若“塔身”的寬度、鐵架和滑輪組所受重力及摩擦均不計，A端所裝配重質量一定。在機器安全工作的范圍內，要想使吊起水泥板的質量增大，應采取什么措施？

Answer 1

（1）不變；變大；
（2）該電動機在這次吊起重物的過程中消耗的電能為7.6×10⁵J；
（3）“塔吊”的機械效率為62.5%；
（4）C點向O點靠近些（C點向左移動一些，C點離B點遠一些）。

試題分析：（1）勻速提升水泥板的過程中，水泥板的質量和速度都不變，故動能不變；隨著高度增大，重力勢能增大，而機械能等于動能與勢能的和，所以機械能譜大；
（2）由于電動機正常工作，消耗的功率等于額定功率，即P＝38kW＝3.8×10⁴W，工作時間t＝20s，所以電動機消耗的電能為：
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端力和力臂不變，故乘積為定值，根據和C點受力增大可知，應減小力臂，即C點向O點靠近些（C點向左移動一些，C點離B點遠一些）。
點評：本題考查了多個知識點，有力學、電學的內容及效率的計算，對于問題多的題目應，應細心作答，把問題細化，其實每一問都是很基本的內容，所以認真解題，難度并不大。