如圖1所示,是用滑輪組在水中打撈文物的示意圖,該均勻?qū)嵭奈奈锏拿芏葹?×103Kg/m3,體積為1000cm3,在拉力F作用下從水中緩慢上升到岸上,拉力F的大小隨文物上升的高度h的變化情況如圖2所示.(g=10N/Kg)
(1)求在文物還未露出水面時文物受到的浮力;
(2)在文物還未露出水面時若物體勻速上升的速度為0.1m/s,求此時拉力F的功率;
(3)求在文物離開水面后繼續(xù)緩慢上升過程中滑輪組的機械效率.
分析:(1)知道文物的體積(浸沒水中排開水的體積)利用阿基米德原理求文物受到的浮力;
(2)由圖1知,承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4,則拉力F移動的距離S=4h,拉力F移動速度v1=4v2,由圖2知,在文物還未露出水面時拉力F的大小,利用P=
W
t
=
Fs
t
=Fv求拉力F做功的功率;
(3)知道物體A的體積和密度,利用G=mg=ρVg求物體A的重力,由圖2知,在文物離開水面后拉力F的大小,利用η=
W有用
W
=
Gh
FS
求滑輪組的機械效率.
解答:解:
(1)文物還未露出水面時受到的浮力F為:
FgV
=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000×10-6m3
=10N;
(2)由圖1知,承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=4,則拉力F移動速度v1=4v2=4×0.1m/s=0.4m/s,
由圖2知,在文物還未露出水面時拉力F1=20N,
∵P=
W
t
=
Fs
t
=Fv,
∴拉力F做功的功率P為:
P=F1v1=20N×0.4m/s=8W;
(3)物體A的重力G為:
G=mg=ρgV
=8.0×103kg/m3×10N/kg×1000×10-6m3
=80N,
由圖2知,在文物離開水面后拉力F的大小為F′=25N,
滑輪組的機械效率:
η=
W有用
W
×100%
=
Gh
F′S
×100%
=
Gh
F′×4h
×100%
=
G
4F′
×100%
=
80N
4×25N
×100%
=80%.
答:(1)在文物還未露出水面時文物受到的浮力為10N;
(2)拉力F的功率為8W
(3)在文物離開水面后繼續(xù)緩慢上升過程中滑輪組的機械效率為80%.
點評:本題為力學(xué)綜合題,考查了學(xué)生對重力公式、密度公式、阿基米德原理、功率公式、機械效率公式的掌握和運用,知識點多、綜合性強,要求靈活運用相關(guān)公式求解.
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:

(2013?貴港)A、B、C是由密度為ρ=3.0×103kg/m3的某種合金制成的三個實心球.A球的質(zhì)量mA=90g;甲和乙是兩個完全相同的木塊,其質(zhì)量m=m=340g;若把B和C掛在輕質(zhì)杠桿兩端,平衡時如圖1所示,其中MO:ON=3:1.若用細線把球和木塊系住,放入底面積為400cm2的圓柱形容器中,在水中靜止時如圖2所示.在圖2中,甲有一半體積露出水面,乙浸沒水中(水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg,杠桿、滑輪與細線的質(zhì)量以及它們之間的摩擦忽略不計).

(1)甲木塊的體積是多少?
(2)求B和C的質(zhì)量各為多少kg?
(3)若將A球與甲相連的細線以及C球與B球相連的細線都剪斷,甲和乙重新靜止后,水對容器底部的壓強變化了多少?

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2012?通遼模擬)(1)如圖1所示是探究“浮力大小與哪些因素有關(guān)”實驗的若干操作,根據(jù)此圖請你回答下列問題:
分析比較圖①②③,說明物體所受浮力的大小與
物體排開液體的體積
物體排開液體的體積
有關(guān);在圖③與圖④中保持了
物體排開液體的體積
物體排開液體的體積
不變,這種研究問題的方法叫做
控制變量法
控制變量法

(2)如圖2所示,彈簧測力計的量程是0~5N,木塊重約7N,滑輪重為1N、鐵架臺、刻度尺、足夠大的量杯、足量的水和細棉線(自重不計),圖中每種器材各有一件. 請你利用圖中的一些器材,設(shè)計一個測量木塊所受重力的實驗方案:
①寫出選用器材的名稱:
彈簧測力計、輕質(zhì)滑輪、鐵架臺、細棉線、木塊
彈簧測力計、輕質(zhì)滑輪、鐵架臺、細棉線、木塊
;
②寫出主要測量實驗步驟,并用字母表示所測的物理量:
a、將木塊掛在動滑輪掛鉤上,細棉線一端固定在鐵架臺上,另一端固定在彈簧測力計上;即
在鐵架臺上用細線和滑輪組成一個動滑輪;
b、保持彈簧測力計在豎直方向靜止;
c、讀出彈簧測力計的示數(shù)為F;
d、計算木塊受到的重力:彈簧測力計通過動滑輪拉木塊,則2F=G+G滑輪
木塊重力為G=2F-G滑輪=2F-1N;
a、將木塊掛在動滑輪掛鉤上,細棉線一端固定在鐵架臺上,另一端固定在彈簧測力計上;即
在鐵架臺上用細線和滑輪組成一個動滑輪;
b、保持彈簧測力計在豎直方向靜止;
c、讀出彈簧測力計的示數(shù)為F;
d、計算木塊受到的重力:彈簧測力計通過動滑輪拉木塊,則2F=G+G滑輪,
木塊重力為G=2F-G滑輪=2F-1N;
;
③木塊重力的表達式:
G=2F-1N
G=2F-1N

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

讓我們一起來認識常見的簡單機械:
(1)如圖1是工人經(jīng)常使用的鐵鍬,如果把鐵鍬當(dāng)作費力杠桿,則支點是
C
C
點,動力作用點是
B
B
點.
(2)小林同學(xué)在農(nóng)村老家發(fā)現(xiàn)一種“舂米對”的古代簡單機械,其示意圖如圖2所示.使用這個裝置時,人在A端用力把它踩下后立即松腳,B端就會立即下落,打在石臼內(nèi)的谷物上,從而把谷物打碎.用力將它踩下去的過程中,動力是
腳踩的力
腳踩的力
(自身的重力/腳踩的力),腳松開到打在石臼內(nèi)的谷物時,自身的重力是
動力
動力
(動力/阻力).
(3)如圖3所示,是小明同學(xué)將要攀登的一座海拔400m小山的示意圖.觀察圖片,比較南、北兩條攀登路徑的情況可知:
南坡
南坡
路徑比較省力,理由是
在高度一定時,南坡的路程長
在高度一定時,南坡的路程長
.坡道是
斜面
斜面
(選填“杠桿”、“輪軸”或“斜面”)的實例.
(4)如圖4,利用定滑輪勻速提升重物G,需要的拉力F或F′,F(xiàn)和F′大小的關(guān)系是F
=
=
F′(選填“>”、“=”或“<”).
(5)如圖5,使用動滑輪提起重物G時,拉力F=
1
2
1
2
G(不計滑輪重和摩擦).若用斜向上的力拉繩子,所需拉力F′
F(選填“>”、“=”或“<”).
(6)如圖6所示,在兩墻之間同一水平面上的A、B兩處用彈簧測力計和滑輪相連,不計彈簧測力計、滑輪重和摩擦,若拉力F=5N,則彈簧測力計P示數(shù)是
15
15
N,彈簧測力計Q的示數(shù)是
10
10
N.

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科目:初中物理 來源: 題型:

(1)如圖1所示,物體A的長度為
2.16
2.16
cm.
(2)如圖2所示,彈簧測力計是根據(jù)彈簧受到的拉力越大,彈簧伸長就越長的特性制成的,彈簧測力計的示數(shù)為
5.4
5.4
N.
(3)如圖3所示,用鉛筆線代表繩子,將兩個滑輪連成滑輪組,使人站在地上用最小的力將物體提升到很高處.

(4)在一次郊游中,小明拾到一塊特別的石塊,他想通過實驗測出這塊石塊的密度.
[1]調(diào)節(jié)天平橫梁平衡時,發(fā)現(xiàn)指針靜止在分度盤上的位置如圖甲所示,此時應(yīng)將平衡螺母向
(選填“左”或“右”)移動.

[2]用調(diào)節(jié)好的天平測石塊的質(zhì)量,所用砝碼和游碼所對的位置如圖乙所示,則石塊的質(zhì)量是
24
24
g.再用量筒測出石塊的體積如丙所示,則計算出石塊的密度是
2.4
2.4
g/cm3
[3]分析上述實驗操作過程,發(fā)現(xiàn)會導(dǎo)致測量的密度值偏小,原因是
塑料繩子太粗,造成體積測量值偏大
塑料繩子太粗,造成體積測量值偏大

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

小雪和小紅在“測滑輪組機械效率”的實驗中,一起組裝好如圖1所示的實驗裝置,他們分別記下了鉤碼和彈簧測力計的位置.

(1)小紅應(yīng)
豎直
豎直
向上拉動彈簧測力計,使鉤碼升高,并由彈簧測力計讀出拉力為1.0N,同時小雪用刻度尺測出鉤碼提升的高度為0.1m,以上測量準(zhǔn)確無誤,其他被測物理量和計算的數(shù)據(jù)如下表:
鉤碼重
G/N
彈簧測力計提升的高度h/m 有用功
W有用/J
總功
W/J
機械效率
η
2 0.2 0.2 0.2 100%
(2)小紅測算得滑輪組的機械效率為100%,同組的小雪立即意識到出現(xiàn)了錯誤,小雪判斷的依據(jù)是
有用功不可能等于總功
有用功不可能等于總功
.請你幫助小紅找出導(dǎo)致錯誤結(jié)果的物理量是
彈簧測力計提升的高度0.2
彈簧測力計提升的高度0.2

(3)該滑輪組的機械效率實際為
66.7
66.7
%.
(4)接著小雪想“探究影響滑輪組機械效率的因素有哪些?”她利用如圖2甲所示的同一滑輪組分別做了三次實驗,并重新設(shè)計了記錄數(shù)據(jù)的表格,將實驗數(shù)據(jù)填入下表:
實驗次數(shù) 鉤碼重/N 鉤碼上升的距離/cm 彈簧測力計的讀數(shù)/N 彈簧測力計上升的距離/cm 機械效率
1 2 5 0.8 15 83.3%
2 4 5 1.5 15 88.9%
3 6 5 2.2 15 90.9%
從實驗數(shù)據(jù)分析得出,使用同一滑輪組,
增加鉤碼的重力
增加鉤碼的重力
可以提高滑輪組的機械效率.
(5)得出結(jié)論后小雪進一步猜想:滑輪組的機械效率可能還與其他因素有關(guān),于是用另一滑輪組做了第四次實驗(如圖2乙所示)并將數(shù)據(jù)記錄如下:
實驗次數(shù) 鉤碼重/N 鉤碼上升的距離/cm 彈簧測力計的讀數(shù)/N 彈簧測力計上升的距離/cm 機械效率
4 2 5 1 15 66.7%
比較實驗1和實驗4,小雪發(fā)現(xiàn)雖然所掛鉤碼相同,但彈簧測力計的讀數(shù)不同,這是因為兩次實驗所用滑輪的重力不同,于是小雪得出另一結(jié)論:滑輪組的機械效率還與滑輪的重力有關(guān),但小紅認為小雪得出這一結(jié)論的過程還不夠合理.請簡要說明小紅的理由:
實驗次數(shù)太少
實驗次數(shù)太少

(6)小雪在實驗中還發(fā)現(xiàn),即使所用動滑輪重和提起的鉤碼重都相同,測出的滑輪機械效率卻不同.關(guān)于這個問題,同學(xué)中分別提出了兩種猜想:
A.可能是由于滑輪工作時的摩擦不同造成的;
B.可能是由于實驗觀察或操作存在某些問題造成的.
大家認為,這兩種猜想都是有道理的.那么:
①你認為,提出猜想A的理由是:
滑輪組繞法不同,提升相同重物時的摩擦力不同
滑輪組繞法不同,提升相同重物時的摩擦力不同

②對于猜想B,你認為有哪些觀察或操作因素會影響測量結(jié)果?請說出二點:
a:
測力計讀數(shù)錯誤
測力計讀數(shù)錯誤
    b:
提升物體高度讀數(shù)錯誤
提升物體高度讀數(shù)錯誤

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