题目

题型：佛山难度：来源：

珠海有“发明大王”之称的宋有洲经过上千次试验之后，于2008年底研制出的“空中绿化存车亭”获得国内和国际专利．此亭集绿化、停车、防盗、户外广告于一体，存车时只需40秒就可以把车子“锁上天”．图乙为“空中绿化存车亭”的工作原理图，其中A为存车架，O为杆OB的转动轴，杆的B端固定悬挂泊车位置，BC为牵引OB杆转动的钢丝绳，M为牵引钢丝绳的电动机．存车时，汽车开到存车架上，电动机通过钢丝绳BC将杆OB拉到一定高度固定；取车时，将OB杆放下使存车架落回地面．



请根据以上信息回答下列问题（忽略OB的重力和机械各部分的摩擦力）：
（1）图乙中使用了 ______滑轮；它是 ______（选填“省力”“费力”或“既不省力也不费力”）的机械．
（2）如图乙所示，小汽车从水平地面被提升到BC垂直于杆OB的过程中，作用在B点的动力如何变化？为什么？
（3）专家建议遮阳棚上加装太阳能光电板，给蓄电池充电，再由蓄电池给电动机供电．若汽车的重为G₁、存车架的重为G₂、被提升的高度为h，杆OB的长为L；光电板平均每小时每平方米面积吸收太阳能为E，太阳平均每天照射时间为t小时，太阳能转化为电能的效率为η₁，电能转化为机械能的效率为η₂．如果每天需存车的平均次数为N 次，忽略下降过程电动机消耗的电能，请你选用相关数据（用字母表示）推导光电板面积至少是多少？（要求写出推导过程）

答案

（1）图乙中的滑轮轮轴都是固定的，所以都是定滑轮；定滑轮的特点是不省力，但可以改变力的方向；
故答案为：定，既不省力也不费力；
（2）绳子的拉力和OB杆的支持力合力等于车及存车架的重力，当OB杆在提升过程，OB杆对B点的支持力方向与绳子拉力方向夹角越来越小，当BC绳与OB杆垂直时，绳子的拉力最小，在此过程中作用在B点的动力越来越小；
（3）每天存N 次车需要做的有用功W_有=N（G₁+G₂）h；
每天面积为S的光电板吸收的太阳能Q=EtS；
太阳能转化为电能W=Qη₁=EtSη₁；
由机械效率公式η=

W有

W总

可知，η₂=

N(G1+G2)h

EtSη1

；
所以需要的光电板面积S=

N(G1+G2)h

Etη1η2

；
答：需要的光电板面积S=

N(G1+G2)h

Etη1η2

．