(2011?朝陽)如圖,質(zhì)量為40kg的小剛同學(xué)設(shè)想用滑輪組提升重物,鋼輪O1、O2組成定滑輪,質(zhì)量分別為15kg、5kg,動(dòng)滑輪O3及框鉤質(zhì)量共為10kg.質(zhì)量為80kg的物體A放在水平地面上,掛在動(dòng)滑輪下面.滑輪各處摩擦均不計(jì),所用繩索重量忽略,g取10N/kg.
(1)小剛站在地面上想要緩慢提升重物,在圖中畫出一種可行的細(xì)繩繞系方案.
(2)針對(duì)你所畫的繞繩方案,如果A物體在某時(shí)段被勻速提升0.5m,速度恒為1m/s,計(jì)算該時(shí)段內(nèi):
①小剛對(duì)地面的壓力,小剛拉繩索的速度.
②該時(shí)段內(nèi)小剛做的功,滑輪組的機(jī)械效率(精確到0.1%).
分析:(1)小剛站在地面上提升重物,可從繩子末端繞起(拉力方向向下);
(2)①知道小剛、物體A、動(dòng)滑輪的質(zhì)量,利用重力公式求出小剛、物體A的重、動(dòng)滑輪的重,
由圖可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3,則s=3h,
由題知,滑輪各處摩擦均不計(jì)、所用繩索重量忽略,利用F=
1
3
(G+G)求拉力大小,而小剛受到的重力等于拉力加上支持力,可求地面對(duì)小剛的支持力,再根據(jù)力的作用是相互的求小剛對(duì)地面的壓力;小剛拉繩索的速度v=3vA;
②求出拉力端移動(dòng)的距離,利用W=Fs求小剛做功,利用W有用=Gh求有用功,再利用效率公式求滑輪組的機(jī)械效率.
解答:解:(1)從繩子末端向上通過定滑輪、動(dòng)滑輪,依次繞成,如圖所示;
(2)①由圖知,n=3,
G小剛=m小剛g=40kg×10N/kg=400N,
GA=mAg=80kg×10N/kg=800N,
GO3=mO3g=10kg×10N/kg=100N,
∵滑輪各處摩擦均不計(jì)、所用繩索重量忽略,
∴F=
1
3
(GA+GO3)=
1
3
(800N+100N)=300N;
∵G小剛=F+F,
F=G小剛-F=400N-300N=100N,
小剛對(duì)地面的壓力:
F=F=100N;
小剛拉繩索的速度:
v=3vA=3×1m/s=3m/s;
②小剛做功(總功):
W=Fs=F×3h=300N×3×0.5m=450J,
W有用=GAh=800N×0.5m=400J,
η=
W有用
W
=
400J
450J
≈88.9%.
答:(1)細(xì)繩繞系方案如圖所示;
(2)①小剛對(duì)地面的壓力為100N,小剛拉繩索的速度為3m/s;
②該時(shí)段內(nèi)小剛做的功為450J,滑輪組的機(jī)械效率為88.9%.
點(diǎn)評(píng):本題考查了重力的計(jì)算、有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算,能根據(jù)題目要求畫出滑輪組的繞法是本題的突破口,利用好s=nh和拉力端移動(dòng)速度和物體上升速度關(guān)系是本題的關(guān)鍵.
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(2)猜想:pA、pB、pC大小順序關(guān)系(直接寫出結(jié)果,不需推導(dǎo))
(3)描述固體物塊對(duì)支持面壓強(qiáng)可用ρgh計(jì)算的前提條件.

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(1)當(dāng)溫近代開關(guān)按鈕按下時(shí),電鈕鍋電路總功率為1 000W,求“燒煮電路部分”的電阻R1的阻值.
(2)溫控開關(guān)按鈕彈起后,電飯鍋電路總功率為40W,求“保溫電路部分”的電阻R2的阻值.
(3)若用該電飯鍋的“高溫?zé)蟆睓n燒水,5min能將2kg、20℃的水加熱至50℃,求電飯鍋的功率,并說明能源浪費(fèi)的去向.[c=4.2×103 J?(kg?℃)-1].

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