精英家教網(wǎng)圖 是小明用滑輪組提升水中物體A的示意圖.物體A所受重力GA為600N,當(dāng)物體A完全在水面下被勻速提升的過(guò)程中,物體A所受浮力F為120N,小明對(duì)繩子豎直向下的拉力為F1,水平地面對(duì)小明的支持力為N1.滑輪組的機(jī)械效率為η1.當(dāng)物體A有一半的體積露出水面時(shí),小明對(duì)繩子豎直向下的拉力為F2,水平地面對(duì)小明的支持力為N2.小明所受重力G為500N,N1:N2=7:6.不計(jì)繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力.g取10N/kg.
求:(1)物體A的密度ρA;
(2)動(dòng)滑輪質(zhì)量mo;
(3)物體在水中勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率η1與物體 離開(kāi)水面后的機(jī)械效率η2之比.
(要求畫受力分析圖)
分析:(1)知道物體A受到的浮力,利用阿基米德原理求排開(kāi)水的體積(物體的體積),知道物體A重,利用重力公式求其質(zhì)量,再利用密度公式求物體A的密度;
(2)利用F′=ρg
1
2
VA求物體A有一半的體積露出水面且靜止時(shí)受到的浮力.
物體完全在水面下被勻速拉起,以人為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,得出關(guān)系式N1=G-F1;以物體和動(dòng)滑輪為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,得出關(guān)系式F1=
1
2
(GA+G動(dòng)-F),
物體A有一半的體積露出水面且靜止時(shí),以人為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,得出關(guān)系式N2=G-F2;以物體和動(dòng)滑輪為研究對(duì)象,進(jìn)行受力分析,得出關(guān)系式F2=
1
2
(GA+G動(dòng)-F′),
由N1:N2=7:6求動(dòng)滑輪重,再利用重力公式求動(dòng)滑輪的質(zhì)量;
(3)物體在水中勻速上升過(guò)程中,滑輪組的機(jī)械效率η1=
W有用1
W總1
=
(GA -F)h
(GA -F +G動(dòng))h
,物體離開(kāi)水面后的滑輪組的機(jī)械效率η2=
W有用2
W總2
=
GAh
(GA+G動(dòng))h
,可求
η1
η2
解答:解:
(1)∵FgVgVA,
∴VA=
F
ρg
=
120N
103kg/m3×10N/kg
=1.2×10-2m3,
ρA=
GA
VAg
=
600N
1.2×10-2m3×10N/kg
=5×103kg/m3;
(2)物體A有一半的體積露出水面且靜止時(shí),物體A受到的浮力為:
F′=ρg
1
2
VA=1×103kg/m3×10N/kg×
1
2
×1.2×10-2 m3=60N,
物體完全在水面下被勻速拉起,以人為研究對(duì)象,人受重力G、支持力N1和繩子拉力F1的作用,受力如圖甲,則有:
N1=G-F1=500N-F1
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物體完全在水面下被勻速拉起,以物體和動(dòng)滑輪為研究對(duì)象,它們受重力GA和G動(dòng)、浮力F和繩子拉力2F1的作用,受力如圖乙,
F1=
1
2
(GA+G動(dòng)-F)=
1
2
(600N+G動(dòng)-120N),
物體A有一半的體積露出水面且靜止時(shí),以人為研究對(duì)象,人受重力G、支持力N2和繩子拉力F2的作用,受力如圖丙,
N2=G-F2=500N-F2
物體A有一半的體積露出水面且靜止時(shí),以物體和動(dòng)滑輪為研究對(duì)象,它們受重力GA和G動(dòng)、浮力F′和繩子拉力2F2的作用,受力如圖丁,
F2=
1
2
(GA+G動(dòng)-F′)=
1
2
(600N+G動(dòng)-60N),
N1
N2
=
G-
1
2
(600N+G動(dòng)-120N)
G-
1
2
(600N+G動(dòng)-60N)
=
500N -
1
2
(600N+G動(dòng)-120N)
500N -
1
2
(600N+G動(dòng)-60N)
=
7
6
,
解得:G動(dòng)=100N,
m動(dòng)=
G動(dòng)
g
=
100N
10N/kg
=10kg;
(3)物體在水中勻速上升過(guò)程中,滑輪組的機(jī)械效率:
η1=
W有用1
W總1
=
(GA -F)h
(GA -F +G動(dòng))h
=
GA-F
GA -F +G動(dòng)
=
600N-120N
600N-120N+100N
=
480N
580N
,
物體離開(kāi)水面后的滑輪組的機(jī)械效率:
η2=
W有用2
W總2
=
GAh
(GA+G動(dòng))h
=
GA
GA +G動(dòng)
=
600N
600N+100N
=
600N
700N

η1
η2
=
480N
580N
600N
700N
=
28
29

答:(1)物體A的密度為5×103kg/m3;
(2)動(dòng)滑輪質(zhì)量為10kg;
(3)物體在水中勻速上升過(guò)程中滑輪組的機(jī)械效率η1與物體 離開(kāi)水面后的機(jī)械效率η2之比為28:29.
點(diǎn)評(píng):本題考查了學(xué)生對(duì)密度公式、重力公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和運(yùn)用,涉及到對(duì)物體的受力分析,知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng),屬于難題!
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(2007?越秀區(qū)一模)(1)在研究杠桿平衡條件的實(shí)驗(yàn)中,首先要使杠桿在水平位置平衡,其目的是使
便于測(cè)量力臂大小,同時(shí)消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響
便于測(cè)量力臂大小,同時(shí)消除杠桿重對(duì)杠桿平衡的影響
;小明用如圖所示的裝置驗(yàn)證杠桿的平衡條件,調(diào)節(jié)右邊鉤碼的個(gè)數(shù)和懸掛位置,使杠桿水平平衡時(shí),讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F1=1.1N,鉤碼對(duì)杠桿的拉力F2=1.47N,測(cè)得支點(diǎn)O到這兩個(gè)作用點(diǎn)的距離L1=20cm,L2=10cm,他將所得數(shù)據(jù)直接代入杠桿平衡條件的公式中,發(fā)現(xiàn)F1?L1和F2?L2并不相等,從而認(rèn)為杠桿的平衡條件不一定是F1?L1=F2?L2,小明的失誤地方是
誤將圖中的L1看作是F1的力臂
誤將圖中的L1看作是F1的力臂

(2)交流與評(píng)估是科學(xué)探究中的一個(gè)重要環(huán)節(jié).在探究滑輪組機(jī)械效率與物重關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中,小明和小峰用同一滑輪組裝置做了三次實(shí)驗(yàn),測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示.
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 重物質(zhì)量
/kg
重物上升距離
/m
彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)/N 拉力作用點(diǎn)移動(dòng)距離/m 滑輪組機(jī)械
效率
1 0.1 0.1 0.6 0.3
2 0.2 0.1 0.9 0.3 74.1%
3 0.3 0.1 1.1 0.3 90.9%
他倆與其它小組的同學(xué)進(jìn)行了交流.請(qǐng)你對(duì)表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析比較,回答下列問(wèn)題:
①根據(jù)表中的數(shù)據(jù),計(jì)算出第一次實(shí)驗(yàn)中的機(jī)械效率:
55.6%
55.6%
.(取g=10N/kg)
②從上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可得出,機(jī)械效率與物重的定性關(guān)系為:
用同一滑輪組提升物體時(shí),物重越大,滑輪組的機(jī)械效率越高
用同一滑輪組提升物體時(shí),物重越大,滑輪組的機(jī)械效率越高

③請(qǐng)你就如何提高滑輪組的機(jī)械效率提出自己的建議.(只需提1條)
對(duì)于給定的滑輪組,通過(guò)增大提起的物重提高效率
對(duì)于給定的滑輪組,通過(guò)增大提起的物重提高效率

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

(1)如圖1重10N的小球?qū)π泵娴膲毫?N,用力的示意圖作出重力
(2)如圖2所示,站在地面上的小宇同學(xué)想要利用滑輪組將重物提起來(lái),請(qǐng)畫出滑輪組的繞線.
(3)如圖3為用螺絲刀撬圖釘?shù)氖疽鈭D,在圖中畫出動(dòng)力F1的力臂L1
(4)小明用刻度尺測(cè)物體的長(zhǎng)度,如圖4所示,他所用的刻度尺的分度值是
1mm
1mm
,物體的長(zhǎng)度是
3.50cm
3.50cm

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

小明用如圖所示的滑輪組勻速提起重18N的物體,不計(jì)摩擦和繩重,計(jì)算下列問(wèn)題:
(1)將物體提升2m,則繩子自由端被拉下多少米?
(2)如果不計(jì)動(dòng)滑輪的重力,作用在繩子自由端的拉力為多大?
(3)如果考慮動(dòng)滑輪的重力,作用在繩子自由端的拉力是10N,則動(dòng)滑輪的重力是多大?
(4)當(dāng)動(dòng)滑輪的重力超過(guò)多少時(shí),使用這個(gè)滑輪組提起該物體不再省力?

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

小明同學(xué)用如圖1所示的滑輪組提土,他用80N的拉力把重力為120N的土從井中勻速提升5m,所花時(shí)間是20s.其中拉力做功W隨時(shí)間t的變化圖象如圖2.求:
(1)有用功
(2)滑輪組的機(jī)械效率
(3)拉力的功率
(4)為了方便把土提上來(lái),在圖1中畫出滑輪組的繞線.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:

精英家教網(wǎng)小明用如圖所示的滑輪組提升物體,已知?jiǎng)踊喼貫?0N,小明體重500牛,不計(jì)繩重和摩擦,小明能提起的物體最重為
 
牛,若所提重物從80牛開(kāi)始逐漸增加,則滑輪組的機(jī)械效率的變化范圍大約是
 

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