如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计、g取10N/kg）．（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重

Question

如图甲为塔式起重机简易示意图，塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装（动滑轮重、绳重及摩擦不计、g取10N/kg）．

（1）为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越___（选填“大”或“小”）．
（2）图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图，定滑轮a的作用是___．若钢丝绳能承受的最大拉力为3×10⁴N，则能吊起货物的质量不能超过多少千克？
（3）若将重为1.5×10⁴N的货物由地面沿竖直方向匀速提升10m，再沿水平方向移动20m，则此过程中钢丝绳做功多少焦？
（4）若该提升电动机的效率为90%，将重为1.2×10⁴N的货物匀速提升到30m的高度，用时50s，则该提升电动机的实际功率是多少瓦？

Answer 1

（1）由杠杆的平衡条件F₁L₁=F₂L₂（动力×动力臂=阻力×阻力臂）可得：F₂=(F1L1)/(L2)，由此可知当阻力臂和动力不变时，阻力与动力臂成正比；即动力臂越大，阻力越大；动力臂越小，阻力越小．故为保持平衡，起重臂的长度越长的塔式起重机，配备的平衡重的质量应越大；
（2）图示中滑轮a为定滑轮，其作用是改变用力的方向；
由题意可知该滑轮组承担总重的绳子有2段，故G=2F=3×10⁴牛×2=6×10⁴牛
由G=mg可得：m=(G)/(g)=(6×104N)/(10N/kg)=6000千克；
（3）W=Fs=Gh=1.2×10⁴牛×30米=3.6×10⁵焦，
由于水平移动时，重力方向上没移动距离，故水平移动过程中重力没做功；
（4）有用功W_有用=Gh=1.2×10⁴牛×30米=3.6×10⁵焦，
总功W_总=(W有用)/(η)=(3.6×105J)/(90%)=4×10⁵焦，
实际功率P=(W总)/(t)=(4×105J)/(50s)=8000W．
答：（1）大；
（2）改变力的方向；能吊起货物的质量不能超过6000千克；
（3）此过程中克服货物重力做功3.6×10⁵焦；
（4）该起升电动机的实际功率是8000瓦．