9.某橋梁施工隊(duì)用如圖所示的滑輪組打撈沉在水底的工件,已知動滑輪重為40N,工件A的質(zhì)量為78kg,密度為7.8×103kg/m3,工人的質(zhì)量為72kg,每只腳與地面的接觸面積是300cm2(不考慮摩擦、繩重及水的阻力,g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3).求:
(1)工件A在水中受到的浮力是多少?
(2)工人在勻速拉動浸沒在水中的工件時(shí),該滑輪組的機(jī)械效率是多大?
(3)用此滑輪組在空中勻速提升一個(gè)體積為0.04m3的工件B時(shí),工人對地面的壓強(qiáng)為提升物體A時(shí)對地的壓強(qiáng)的$\frac{1}{2}$,求工件B的密度多大?

分析 (1)知道A的質(zhì)量和密度,利用V=$\frac{m}{ρ}$求其體積,工件A在水中排開水的體積等于其體積,利用阿基米德原理求受到的浮力;
(2)求出工件A的重力,在水中時(shí),滑輪組對物體施加的拉力等于重力減去浮力,由圖知n=3,不考慮摩擦、繩重及水的阻力,工人的拉力F=$\frac{1}{3}$(F+G),而拉力端移動的距離s=3h,利用η=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$=$\frac{{F}_{拉}h}{F3h}$=$\frac{{F}_{拉}}{3F}$求滑輪組的機(jī)械效率;
(3)求出工人重力,提升工件A時(shí)工人對地的壓力等于重力減去拉力;因?yàn)樘嵘ぜ﨎時(shí)工人對地面的壓強(qiáng)為提升工件A時(shí)對地的壓強(qiáng)的$\frac{1}{2}$,受力面積不變,則提升B時(shí)工人對地面的壓力等于提升工件A時(shí)工人對地的壓力的$\frac{1}{2}$,可求提升B時(shí)工人對地面的壓力;工人拉繩子的力等于工人重力減去壓力;不考慮摩擦、繩重及水的阻力,拉力F=$\frac{1}{3}$(G′+G),據(jù)此可求工件B重力,再利用G=mg求工件B的質(zhì)量,最后利用密度公式求工件B的密度.

解答 解:
(1)由ρ=$\frac{m}{V}$得工件A的體積:
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{78kg}{7.8{×10}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.01m3,
工件A在水中排開水的體積:
V=V=0.01m3,
受到的浮力:
FVg=1×103kg/m3×0.01m3×10N/kg=100N;
(2)工件A的重力:
GA=mAg=78kg×10N/kg=780N,
在水中時(shí),滑輪組對物體施加的拉力:
F=GA-F=780N-100N=680N,
由圖知,n=3,不考慮摩擦、繩重及水的阻力,
工人的拉力:
F=$\frac{1}{3}$(F+G)=$\frac{1}{3}$(680N+40N)=240N,
拉力端移動的距離s=3h,
滑輪組的機(jī)械效率:
η=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$=$\frac{{F}_{拉}h}{F3h}$=$\frac{{F}_{拉}}{3F}$=$\frac{680N}{3×240N}$×100%≈94.4%;
(3)工人重力G=mg=72kg×10N/kg=720N,
提升工件A時(shí)工人對地的壓力:
F1=G-F=720N-240N=480N,
因?yàn)樘嵘鼴時(shí)工人對地面的壓強(qiáng)為提升工件A時(shí)對地的壓強(qiáng)的$\frac{1}{2}$,受力面積不變,則提升B時(shí)工人對地面的壓力等于提升工件A時(shí)工人對地的壓力的$\frac{1}{2}$,
即提升B時(shí)工人對地面的壓力F2=$\frac{1}{2}$F1=$\frac{1}{2}$×480N=240N,
工人拉繩子的力F′=G-F2=720N-240N=480N,
不考慮摩擦、繩重及水的阻力,
F′=$\frac{1}{3}$(G′+G
則工件B重力GB=3F′-G=3×480N-40N=1400N,
工件B的質(zhì)量:
mB=$\frac{{G}_{B}}{g}$=$\frac{1400N}{10N/kg}$=140kg,
工件B的密度:
ρB=$\frac{{m}_{B}}{{V}_{B}}$=$\frac{140kg}{0.04{m}^{3}}$=3.5×103kg/m3
答:(1)工件A在水中受到的浮力是100N;
(2)工人在勻速拉動浸沒在水中的工件時(shí),該滑輪組的機(jī)械效率是94.4%;
(3)工件B的密度為3.5×103kg/m3

點(diǎn)評 本題為力學(xué)綜合題,考查了重力公式、密度公式、效率公式、阿基米德原理、壓強(qiáng)公式的應(yīng)用,解題過程很復(fù)雜,要求靈活應(yīng)用相關(guān)公式,計(jì)算滑輪組的效率時(shí),有用功為Fh,而不是Gh,易錯(cuò)點(diǎn)!

練習(xí)冊系列答案
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6m,不計(jì)摩擦以及鋼絲繩和動滑輪的重力.勻速提升過程中:
(1)鋼絲繩拉力多大?
(2)貨物對貨箱底部的壓強(qiáng)為多大?
(3)升降機(jī)提升貨廂和貨物的功率是多少?
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20.“感恩父母,為天下父母洗腳”,冬季來臨.張老師為父母買了一款如圖甲所示的電加熱足浴盆.在只用加熱功能時(shí)的簡化電路圖如圖乙所示,電熱絲電阻分別為R1、R2,若足浴盆處在“加熱”狀態(tài)正常工作時(shí),電熱絲所產(chǎn)生的熱量75%被水吸收.請根據(jù)說明書提供的信息計(jì)算(水的密度ρ=1×103kg/m3,水的比熱容c=4.2×103J/kg℃).
(1)如果足浴盆中的水位剛好到最高水位,水溫由14℃加熱列44℃時(shí),水吸收的熱量為多少?
(2)水溫剛好到最高水溫時(shí)將水從14℃加熱到44℃需用多長時(shí)間?
(3)電阻絲R1的阻值為多少?
足浴盆參數(shù)
產(chǎn)品凈重5.5kg
容積(最高水位)10L
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保溫功率40W
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科目:初中物理 來源: 題型:作圖題

17.圖中吸盤不會下落是因?yàn)槟膫(gè)力的作用,請作出該力的示意圖.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

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12.某班同學(xué)在研究“電流跟電阻的關(guān)系”時(shí),設(shè)計(jì)的電路如圖所示.選用器材有:電源(電壓恒為6V)、電流表(量程選用0~0.6A)、電壓表(量程選用0-3V)、滑動變阻器R2(20Ω2A),開關(guān)各一只,導(dǎo)線若干,電阻(阻值為5Ω、8Ω、10Ω、12Ω、24Ω各一只).

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(2)在探究電流跟電阻的關(guān)系時(shí),測量一組電流、電阻值后,改變R1阻值,閉合開關(guān),在讀出并記錄第二組電流、電阻值前,應(yīng)先進(jìn)行的操作是調(diào)節(jié)滑動變阻器使電壓表的示數(shù)不變.
(3)為了實(shí)驗(yàn)器材的安全和實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行,改變R1阻值時(shí),在5Ω、8Ω、10Ω、12Ω、24Ω的供選電阻中,不能選用的電阻是24Ω,原因是調(diào)節(jié)滑動變阻器無法使24Ω電阻兩端的電壓不大于3V.
(4)實(shí)驗(yàn)時(shí)要讓電阻R1兩端的電壓為2.5V,電阻R1選用10Ω的阻值時(shí),滑動變阻器R2的阻值應(yīng)為14Ω.

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

9.牛頓第一定律告訴我們:一切物體在沒有受到力的作用時(shí),總保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置,能否直接得到該定律?
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

10.如圖所示的電路中,R0是定值電阻,L是小燈泡,R是滑動變阻器,閉合開關(guān)S,發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動滑動變阻器的滑片,小燈泡都不發(fā)光.現(xiàn)用一只電壓表檢測這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,當(dāng)電壓表接ab兩點(diǎn)時(shí),電壓表無示數(shù);接ac兩點(diǎn)時(shí),電壓表有示數(shù).則產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因可能是( 。
A.R0短路B.L斷路C.R斷路D.L短路

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