【題目】如圖是利用滑輪組勻速提升水中圓柱體M的示意圖,滑輪組固定在鋼架上,滑輪組中的2個滑輪質(zhì)量相等,繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為900N,連接圓柱體M與動滑輪掛鉤的繩子能承受的最大拉力為3000N.圓柱體M高為3m,底面積為0.02m2 , 密度為4.5×103kg/m3 . 在繩端拉力F作用下,圓柱體M從其下表面距水面15m處勻速上升到其上表面與水面相平的過程中用了3min,在這個過程中,拉力F的功率為160W,(不計繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力). 求:

(1)拉力F是多大?
(2)動滑輪的重力G是多大?
(3)滑輪組的機(jī)械效率η是多大?

【答案】
(1)解:由圖可知,重物是由3股繩子承擔(dān),n=3,則繩端移動的距離:

s=3h=3×(15m﹣3m)=36m,

繩端移動的速度:

υ= = =0.2m/s;

因為拉力F的功率P= = =Fv,

所以繩端的拉力:

F= = =800N;

答:拉力F是800N;


(2)解:圓柱體的體積:V=Sh=0.02m2×3m=0.06m3

圓柱體全部浸沒在水中時,V=V,則圓柱體受到的浮力:

FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N,

圓柱體的重力:

GM=mg=ρVg=4.5×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=2700N,

不計繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力,拉力F= (GM+G﹣F),

則動滑輪的重力:

G=3F+F﹣GM=3×800N+600N﹣2700N=300N;

答:動滑輪的重力G是300N;


(3)解:有用功:

W有用=(GM﹣F)×h=(2700N﹣600N)×12m=2.52×104J,

總功:

W=Fs=800N×36m=2.88×104J,

滑輪組的機(jī)械效率η:

η= ×100%= ×100%=87.5%.

答:滑輪組的機(jī)械效率η是87.5%.


【解析】(1)由圖可知,使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3,繩端移動的距離s=3h,利用速度公式求繩端移動的速度,知道拉力F的功率,利用P= = =Fv求繩端的拉力;(2)求出圓柱體的體積,圓柱體全部浸沒在水中,排開水的體積等于圓柱體的體積,利用阿基米德原理求圓柱體受到的浮力,利用G=mg求圓柱體的重力;不計繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力,拉力F= (GM+G﹣F),據(jù)此求動滑輪的重力;(3)求出使用滑輪組做的有用功、總功,利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率.
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了浮力大小的計算和功率計算公式的應(yīng)用的相關(guān)知識點(diǎn),需要掌握浮力的公式為:F= Ggv;功率的計算: P = W/tW 表示功,單位是焦(J). t表示時間 ,單位是秒(s) P表示功率,單位是瓦特(W)1 W= 1 J/s才能正確解答此題.

練習(xí)冊系列答案
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【題目】在探究影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素實驗中:

(1)如圖甲用手按壓強(qiáng)計的橡皮膜,U型管內(nèi)水面出現(xiàn)高度差;將橡皮膜放入酒精中,U型管內(nèi)水面也出現(xiàn)高度差,這說明_______________________________________;這種研究問題的方法是_____法;

(2)若在使用壓強(qiáng)計前發(fā)現(xiàn)U型管中有高度差,通過以下___________方法可以進(jìn)行調(diào)節(jié):

U型管內(nèi)向外倒出適量水;拆除軟管重新安裝;U型管內(nèi)加適量水;

(3)比較圖乙、丙實驗可知,液體內(nèi)部壓強(qiáng)與液體的_____________有關(guān)。

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D315 次列車的運(yùn)行時刻表如下:

(1)D315 次列車由濟(jì)南到南京所用的時間為_____;

(2)D315 次列車由北京到蘇州的平均速度為_____km/h(保留一位小數(shù));

(3)中途 D315 次列車以 30m/s 的速度通過某一高架橋,用時 72s,已知列車全長 360m. :①該高架橋的長_______.②火車全部在該高架橋上的時間______.(本小題應(yīng)有解題過程

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【題目】如圖所示,課外興趣小組的同學(xué)們借來天平、量簡、燒杯,準(zhǔn)備測量某種液體的密度.同學(xué)們將天平放在水平桌面上,把游碼移至標(biāo)尺左端的零刻度處,觀察到指針的偏轉(zhuǎn)情況如圖甲所示,此時卻意外發(fā)現(xiàn)平衡螺母缺失.
(1)林紅同學(xué)取來彈簧測力計、1塊小石頭和細(xì)線進(jìn)行了如圖乙所示的操作: a.將小石頭浸沒在待測液體中,記下量筒對應(yīng)的刻度V1和彈簧測力計的示數(shù)F1;
b.讀出量筒中待測液體的體積V2;
c.將小石頭用細(xì)線懸吊在彈簧測力計下,記下測力計的示數(shù)F2
①為了較準(zhǔn)確地測量液體的密度,圖中合理的操作順序應(yīng)為(填對應(yīng)的字母代號)
②小石頭浸沒在待測液體中時,排開液體的重力G= , 待測液體的密度為ρ=(均用已知物理量或題中已給物理量的符號表示)
(2)林勇同學(xué)認(rèn)為不需要增加其它實驗器材,仍可測出液體的密度,設(shè)計的步驟如下: a.首先將空燒杯放在天平的左盤,在右盤添加砝碼并移動游碼,使天平橫梁平衡.
b.讀出右盤中砝碼的總質(zhì)量加上游碼對應(yīng)的刻度值為m0
c.在左盤燒杯中加入待測液體,往右盤中繼續(xù)添加砝碼并移動游碼,直至天平重新平衡,讀出砝碼總質(zhì)量加上游碼對應(yīng)的刻度值為m1
d.利用量筒測出對應(yīng)液體的體積V.
①則待測液體的質(zhì)量:m=;
②待測液體的密度:ρ=

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【題目】如圖所示,重為G的小鐵塊在水平方向力F的作用下,沿條形磁鐵的表面從N極滑到S極,下列說法正確的是(
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【題目】我國在太空航天領(lǐng)域處于世界領(lǐng)先水平,如圖所示,是我國近期發(fā)射的一顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,它沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行,離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn),最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn),在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力.關(guān)于此人造衛(wèi)星的運(yùn)行下列說法正確的是(

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B.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行到近地點(diǎn),勢能減小,動能減小,速度減小

C.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),勢能增大,動能增大,速度增大

D.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),勢能增大,動能增大,速度減小

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【題目】小明麗同學(xué)對冰加熱,他將冰熔化成水直至沸騰的過程,繪制成如圖所示的溫度隨時間變化的圖象,下列分析正確的是(
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【題目】如圖AOB是光滑軌道,A點(diǎn)的高度H大于B點(diǎn)的高度,讓小球從A點(diǎn)由靜止開始自由滑下,沿軌道AOB到達(dá)B點(diǎn)后離開(不計空氣阻力).則小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動軌跡最符合實際的是(
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