问题解决——测量滑轮组机械效率：小雨用如图所示滑轮组将一个重-优题课

问题解决——测量滑轮组机械效率：
小雨用如图所示滑轮组将一个重物A提起，他想知道此时滑轮组的机械效率．现在他身边除了重物A、两个相同的滑轮、细绳外，还有3只相同的小桶和若干相同的小铁钉．
（1）请你推导出测量此时滑轮组机械效率的数学表达式（不计绳重和摩擦）；
（2）请你说明测量步骤（请配图说明，图画在方框内）．

科目物理题型综合题难度较难

知识点：滑轮（组）机械效率的测量实验

小金看到工人为水平广场换新的地砖，他发现砖已经被太阳晒得很热，这引起了他的兴趣：地砖经过一整天的暴晒，温度能达到多高？这么多地砖对广场地面会产生多大的压强？他发现地砖包装盒上印着砖的规格 $50 cm \times 50 cm \times 4 cm$ ；每块质量为 $30 kg$ ；密度为 $3 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ，小金用红外线温度计测得一天内，砖的最高温度为 $52^{°} C$ ，最低温度为 $22^{°} C$ ． $(g = 10 N / kg$ ，砖的比热为 $900 J / (kg \cdot^{°} C))$ 根据上述数据，回答下列问题：

（1）广场受到地砖产生的压强为多大。

（2）一块广场砖的温度从 $22^{°} C$ 升高到 $52^{°} C$ ，需要吸收热量是多少？

（3）小金查到，晴天时地球表面每平方接受到太阳辐射功率大约为 $1.2 \times 10^{3} W$ ．若根据这一数据，实际辐射到这块地砖上的太阳能将远远大于问题（2）的计算结果，由此可得地砖的温度将远远高于 $52^{°} C$ ，为什么出现如此大的差异呢？请你做出分析。

图甲是某小区高层住宅电梯结构的示意图，它主要是由轿厢、滑轮、配重、缆绳及电动机等部件组成，小明家住该小区某栋楼的16楼，他乘电梯从1楼匀速升到16楼用时 $50 s$ ，已知每层楼的高度为 $3 m$ 。小明重 $600 N$ ．轿厢重 $5400 N$ ，动滑轮和细绳的重力以及摩擦力均忽略不计，针对此时程，解答下列问题。

（1）拉力 $F$ 的功率为多大？

（2）动滑轮 $A$ 提升小明的机械效率为多少？

（3）图乙是该电梯超载自动报警系统工作原理的示意图，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点 $K$ 与触点 $A$ 接触，闭合开关 $S$ ，电动机正常工作，当电梯超载时，触点 $K$ 与触点 $B$ 接触，电铃发出报警铃声，即使闭合开关 $S$ ，电动机也不工作，在控制电路中，已知电源电压为 $6 V$ ，保护电阻 $R_{2} = 100 Ω$ ，电阻式压力传感器 $R_{1}$ 的阻值随乘客压力 $(F_{压})$ 大小变化如图丙所示，电磁铁线圈的阻值忽略不计，当电磁铁线圈电流超过 $0.02 A$ 时，电铃就会发出警报声，若乘客人均重为 $700 N$ ，该电梯最多可以乘载多少人？

某生态园设计了模拟日光和自动调温系统，实现照明、保温和加热的功能，其原理如图所示，电源电压恒为 $220 V$ ， $R_{1}$ 和 $R_{2}$ 是两个电热丝（不考虑温度对电阻的影响）， $R_{2} = 30 Ω$ ， $L$ 是标有“ $220 V 160 W$ ”的照明灯泡，白天有日光的时候，只开启该系统的保温功能并连续工作 $10 h$ ，此时 $R_{1}$ 与 $R_{2}$ 的电功率之比为 $1 : 3$ ，晚上温度较低的时候，需开启加热和照明功能。灯泡正常发光此状态下系统也需连续工作 $10 h$ ， $q_{沼气} = 1.8 \times 10^{7} J / m^{3}$ ，请解答下列问题：

（1）晚上工作时电路的总功率是多大？

（2）若一天中工作的 $20 h$ 内电热丝放出的热量完全由该生态园自产的沼气提供，其热效率为 $50 %$ ，则每天需要完全燃烧多少 $m^{3}$ 的沼气？

某实验小组在研究某种物质的属性时，日常需将物体浸没在煤油中保存，将体积为 $1 \times 10^{- 3} m^{3}$ 、重 $6 N$ 的该物体用细线系在底面积为 $250 c m^{2}$ 的圆柱形容器的底部，物体浸没在煤油中，如图所示， $(g = 10 N / kg, ρ_{煤油} = 0.8 \times 10^{3} kg / m^{3})$

（1）细线受到的拉力是多大？

（2）若细线与物体脱落，待物体静止后煤油对容器底的压强变化了多少？

问题解决 $- -$ 设计“超重报警器”：

小雨想利用电磁继电器自制一种“超重报警器”。要求：当物重达到 $150 N$ 时，电铃响报警，反之绿灯亮显示正常。他找来以下器材：电磁继电器（部分电路已接好），轻质硬刻度尺、电铃、绿灯、滑轮各一个，线绳和导线若干，一根轻质硬弹簧，一端已经固定，另一端连接触点 $P$ ，弹簧的最大伸长量与触点 $P$ 、 $M$ 之间的距离相等，弹簧能承受的最大拉力为 $50 N$ 。

请利用上述器材帮小雨制作“超重报警器”在虚线框中完成装置设计，并简述工作过程。