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15.如图所示,是小型建筑工地使用的罐笼式提升机,用它把建筑材料从低处提升到高处.如罐笼A(包括动滑轮)重量为1500N,罐笼的底面积为2m2,用它来提升建筑材料,建筑材料重2500N,建筑材料的底面积为1m2,20s内把建筑材料匀速提升到10m高的地方,不计摩擦和钢丝绳子所受的重力,求:
(1)图中罐笼平放在地面上时建筑材料对罐笼的压强;
(2)匀速提升罐笼时钢丝绳的拉力F;
(3)每提升1次建筑材料拉力F做功的功率;
(4)该提升机的机械效率.

分析 (1)建筑材料对罐笼的压力等于其重力,应用压强公式可以求出压强.
(2)应用滑轮组公式求出钢丝绳的拉力.
(3)求出拉力的功,然后求出拉力的功率.
(4)求出有用功与总功,然后应用效率公式求出效率.

解答 解:(1)建筑材料对水平罐笼底面的压力:F=G=2500N,
压强:p=$\frac{F}{S}$=$\frac{2500N}{1{m}^{2}}$=2.5×103Pa;
(2)由图示滑轮组可知,承重绳子的股数:n=2,
拉力:F=$\frac{{G}_{物}+{G}_{1}}{n}$=$\frac{2500N+1500N}{2}$=2000N;
(3)拉力做功:W=Fs=Fnh=2000N×2×10m=40000J,
拉力的功率:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{40000J}{20s}$=2000W;
(4)有用功:W有用=Gh=2500N×10m=25000J,
滑轮组的效率:η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{25000J}{40000J}$×100%=62.5%;
答:(1)图中罐笼平放在地面上时建筑材料对罐笼的压强是2.5×103Pa;
(2)匀速提升罐笼时钢丝绳的拉力F为2000N;
(3)每提升1次建筑材料拉力F做功的功率是2000W;
(4)该提升机的机械效率是62.5%.

点评 本题考查了求压强、拉力、功率与机械效率问题,涉及的问题较多,是一道综合题,应用压强公式、滑轮组公式、功的计算公式、功率公式与效率公式可以解题,难度不大,是一道基础题.

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为了验证三个猜想,小丽同学设计了如图所示的实验:

(1)在实验中,为了使摩擦力大小等于测力计示数,小丽应该用测力计沿水平方向拉着物体做 运动.

(2)由图 和图 两个实验可知,摩擦力的大小与压力的大小有关.

(3)由图甲和图丙两个实验可知,摩擦力的大小与 有关,其中图丙的弹簧测力计示数如图,读数为 N.

(4)为了验证猜想3是否正确,小丽同学用图甲装置进行了三次实验,实验记录如表.

实验次数

木块运动速度(m/s)

弹簧测力计示数(N)

1

0.05

1.5

2

0.10

1.5

3

0.15

1.5

由实验记录可知,猜想3是 (选填“正确”或“错误”)的.

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