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17.如圖所示,某工人重600N,站在水平面上,用100N的拉力向下勻速拉動繩子,提起一浸沒在水中體積為1.2×10-2m3,重360N的物體.(物體始終浸沒在水中,且忽略水對物體的阻力,ρ=1×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)已知工人雙腳與地面的總接觸面積是3×10-2m2,工人沒有拉動繩子時對地面的壓強;
(2)物體浸沒在水中時受到的浮力;
(3)提起物體時滑輪組的機械效率.
(4)工人最多能夠提起多重的同種物體?

分析 (1)工人對地面的壓力等于其重力,知道總接觸面積,利用壓強定義式求對地面的壓強;
(2)知道物體的體積(浸沒水中排開水的體積),利用阿基米德原理求物體浸沒在水中時受到的浮力;
(3)提起物體時,滑輪組受到的拉力F等于物體重力減去受到的浮力,利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{F×nh}$×100%=$\frac{{F}_{拉}}{nF}$×100%求提起物體時滑輪組的機械效率;
(4)根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{F}_{拉}h}{{F}_{拉}h+{G}_{動}h}$=$\frac{{F}_{拉}}{{F}_{拉}+{G}_{動}}$求出動滑輪的重力,根據工人最多能施加的拉力,利用F=$\frac{G+{G}_{動}}{n}$求滑輪組受到的最多拉力,根據ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$求出物體的密度,最后根據F=G-F求出物體的重力.

解答 解:
(1)工人對地面的壓力F=G=600N,S=3×10-2m2
對地面的壓強:
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{600N}{3×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2×104Pa;
(2)物體浸沒水中排開水的體積:
V=V=1.2×10-2m3,
物體浸沒在水中時受到的浮力:
FVg=1×103kg/m3×1.2×10-2m3×10N/kg=120N;
(3)提起物體時,滑輪組受到的拉力:
F=G-F=360N-120N=240N,
由圖可知:繩子的股數n=3,則提起物體時滑輪組的機械效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{F×nh}$×100%=$\frac{{F}_{拉}}{nF}$×100%η=$\frac{240N}{3×100N}$×100%=80%.
(4)根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{{F}_{拉}h}{{F}_{拉}h+{G}_{動}h}$=$\frac{{F}_{拉}}{{F}_{拉}+{G}_{動}}$可知動滑輪的重力為G=$\frac{{F}_{拉}}{η}$-F=$\frac{240N}{80%}$-240N=60N;
由于工人重600N,則最大拉力F最大=G=600N,
根據F=$\frac{{F}_{拉}+{G}_{動}}{n}$可知:
滑輪組受到的最大拉力F拉最大=nF最大-G=3×600N-60N=1740N;
水中的同種物體的密度為ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{G}{gV}$=$\frac{360N}{10N/kg×1.2×1{0}^{-2}{m}^{3}}$=3×103kg/m3
由于水中的同種物體受力情況為:F拉最大=G最大-F浮最大,
即:F拉最大=G最大V排最大g,
所以,F拉最大=G最大$\frac{{G}_{最大}}{g{ρ}_{物}}$g,
則G最大=$\frac{{F}_{拉最大}}{1-\frac{ρ水}{{ρ}_{物}}}$=$\frac{1740N}{1-\frac{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{3×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}}$=2610N.
答:(1)工人沒有拉動繩子時對地面的壓強為2×104Pa;
(2)物體浸沒在水中時受到的浮力為120N;
(3)提起物體時滑輪組的機械效率為80%;
(4)工人最多能夠提起2610N重的同種物體.

點評 本題為力學綜合題,考查了壓強、浮力、機械效率的計算,本題易錯點在第三問,關鍵是求出對滑輪組的拉力F=G-F

練習冊系列答案
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7.運用知識解決問題:
(1)為什么沿海地區(qū)一天內的溫差比內陸地區(qū)小?
答:水的比熱容較大,水和干泥土相比,在同樣受熱或冷卻時,吸收或放出的熱量相同,水的溫度變化比干泥土的小,因此,在受太陽照射條件相同時,沿海地區(qū)的夏季比內陸地區(qū)溫度低,冬季比內陸地區(qū)溫度高,一天之內氣里的變化較。
(2)為什么糖塊在熱水中比在冷水中溶解得快?
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三角牌電吹風ZJQF003
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頻率50Hz
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(1)當只閉合S1時,電吹風正常工作,通過電動機的電流為多大?(保留兩位小數)
(2)當同時閉合S1、S2時,電吹風正常工作,10min內電流通過R產生的熱量;
(3)小明家的電壓很不穩(wěn)定,當電吹風接入實際電壓為198V的電路,吹熱風時電熱絲R的實際功率為多少?

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12. 如圖所示,利用超聲波(聲吶)可以探測海洋深度或敵艦位置,超聲波在海水中的傳播速度是1500m/s,用超聲波測位儀垂直向海底發(fā)射超聲波,6s收到海底返回的聲波,請根據以上數據求出海洋深度.

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9.關于公式R=$\frac{U}{I}$下列敘述正確的是( 。
A.導體的電阻與導體兩段的電壓成正比
B.導體的電流越小,電阻越大
C.導體的電阻與導體兩段的電壓成正比,與導體中的電流成反比
D.導體的電阻與導體兩端的電壓和通過導體的電流無關

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(2)在實驗后交流的過程中,小華發(fā)現有同學將該實驗改成了如圖乙所示的實驗裝置:將彈簧測力計一端固定,另一端鉤住木塊A,木塊下面是一長木板,實驗時拉著長木板沿水平地面向左運動,裝置改進后的好處是不需要控制木板做勻速直線運動,方便實驗操作.(寫一條即可)

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