2011年3月11日下午1時(shí)46分日本發(fā)生了9.0級(jí)地震,隨后引發(fā)了巨大的海嘯,造成了巨大的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失,之后各國(guó)人民都投入到了抗震救災(zāi)活動(dòng)中,在救援現(xiàn)場(chǎng),大型機(jī)械起到了至關(guān)重要的作用.如圖是一種簡(jiǎn)單的機(jī)械--滑輪組,用它來(lái)提升一個(gè)體積為8m3的實(shí)心石塊,已知石塊的密度是2.5×103kg/m3,不計(jì)繩重和摩擦,求:
(1)未提升時(shí),石塊平放在水平地面上,石塊與水平地面的接觸面積為4m2,求石塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng);
(2)把這塊石塊勻速吊起時(shí),拉力F為1.25×105N,此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是多大;
(3)使用此滑輪組在10s內(nèi)將另一塊重量為石塊的2倍的混凝土塊勻速提高了1m,這個(gè)過(guò)程中拉力的功率是多少.
分析:(1)已知石塊的體積和密度根據(jù)m=ρV求出石塊的質(zhì)量,根據(jù)G=mg求出重力,水平面上物體的壓力和自身的重力相等,最后根據(jù)p=
F
S
求出塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng).
(2)由圖可知滑輪組繩子的有效股數(shù)為2,根據(jù)滑輪組的機(jī)械效率η=
W
W
=
Gh
Fs
=
Gh
Fnh
=
G
nF
求出滑輪組的機(jī)械效率.
(3)先根據(jù)F=
1
n
(G+G動(dòng))求出動(dòng)滑輪的重力,再求出提升重量為石塊2倍混凝土塊時(shí)的拉力,然后求出物體上升的速度,利用v=nv求出繩子移動(dòng)的速度,最后根據(jù)P=Fv求出這個(gè)過(guò)程中拉力的功率.
解答:解:(1)石塊的質(zhì)量:
m=ρV=2.5×103kg/m3×8m3=2×104kg,
石塊的重力:
G=mg=2×104kg×9.8N/kg=1.96×105N,
石塊對(duì)水平地面的壓力:
F=G=1.96×105N,
石塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng):
p=
F
S
=
1.96×105N
4m2
=4.9×104Pa;
(2)由圖可知n=2,
滑輪組的機(jī)械效率:
η=
W
W
=
Gh
Fs
=
Gh
Fnh
=
G
nF
=
1.96×105N
2×1.25×105N
=78.4%;
(3)∵不計(jì)繩重和摩擦?xí)r,拉力F=
1
n
(G+G動(dòng)),
∴動(dòng)滑輪的重力:
G動(dòng)=nF′-G=2×1.25×105N-1.96×105N=5.4×104N,
當(dāng)提升重量為石塊2倍的混凝土塊時(shí),拉力為:
F″=
1
n
(G′+G動(dòng))=
1
2
×(2×1.96×105N+5.4×104N)=2.23×105N,
混凝土上升的速度:
v=
h
t
=
1m
10s
=0.1m/s,
繩端移動(dòng)的速度:
v=nv=2×0.1m/s=0.2m/s,
這個(gè)過(guò)程中拉力的功率:
P=F″v=2.23×105N×0.2m/s=4.46×104W.
答:(1)未提升時(shí),石塊對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為4.9×104Pa;
(2)此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是78.4%;
(3)使用此滑輪組在10s內(nèi)將另一塊重量為石塊的2倍的混凝土塊勻速提高了1m,這個(gè)過(guò)程中拉力的功率是4.46×104W.
點(diǎn)評(píng):本題考查了學(xué)生對(duì)壓強(qiáng)公式、重力公式、密度公式、效率公式和滑輪組有關(guān)公式的理解與掌握,關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等以及公式F=
1
n
(G+G動(dòng))、v=nv的靈活應(yīng)用.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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裂變
(選填“聚變”或“裂變”),此次核電站爆炸引起人們恐慌的原因是
污染環(huán)境
(寫(xiě)一點(diǎn)即可)

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0.15
0.15
h可以逃生.核能是
不可再生
不可再生
(可再生/不可再生)能源,褔島核電站是利用核
裂變
裂變
(聚變/裂變)獲得核能.

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