Question

17．有一重物的密度為ρ_物=8×10³kg/m³，重為8N，現(xiàn)將重物掛在動(dòng)滑輪下，浸沒在硫酸中（重物不與硫酸反應(yīng)），如圖所示，重物靜止時(shí)作用在繩子自由端的拉力為F₁，若向硫酸中逐漸滴加氫氧化鋇溶液至恰好完全反應(yīng)，重物勻速上升時(shí)，作用在繩子自由端的拉力為F₂=4N，此時(shí)滑輪的機(jī)械效率η．（g取10N/kg，重物始終浸沒在液體內(nèi)部，不計(jì)摩擦和繩重）．根據(jù)以上信息，回答下列問題：
（1）寫出有關(guān)化學(xué)方程式Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
（2）比較F₁和F₂的大�。篎₁小于F₂（選填“大于”、“等于”或“小于”）．
（3）η的大小為多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)硫酸與氫氧化鋇溶液的化學(xué)變化寫出化學(xué)方程式；
（2）反應(yīng)生成沉淀，由此分析沉淀的產(chǎn)生使溶液的密度減小，由根據(jù)阿基米德原理判斷物體受到浮力變化，從而根據(jù)動(dòng)滑輪特點(diǎn)判斷拉力的變化情況；
（3）溶液恰好完全反應(yīng)后，溶液變成了水，由此可計(jì)算物體受到的浮力，從而計(jì)算物體對動(dòng)滑輪的拉力F₃，由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$=$\frac{{F}_{3}h}{{F}_{2}s}$=$\frac{{F}_{3}}{2{F}_{2}}$計(jì)算機(jī)械效率．

解答 解：
（1）硫酸中逐漸滴加氫氧化鋇溶液至恰好完全反應(yīng)的方程式是：
Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
（2）向硫酸中加氫氧化鋇溶液前，重物受到重力、浮力和繩的拉力作用且處于平衡狀態(tài)，
不計(jì)摩擦和繩重，由動(dòng)滑輪特點(diǎn)可知，
F₁=$\frac{1}{2}$（G_物-F_浮+G_滑），
由于向硫酸中逐漸滴加氫氧化鋇溶液至恰好完全反應(yīng)，生成了沉淀物，所以溶液的密度減小，重物始終浸沒在液體內(nèi)部，排開液體的體積不變，所以重物受到的浮力減小，則有：
F₂=$\frac{1}{2}$（G_物-F_浮′+G_滑），
比較可知，F(xiàn)₁＜F₂；
（3）由于溶液中硫酸滴加氫氧化鋇溶液后恰好完全反應(yīng)，生成了沉淀物之后，溶液變成了水，
重物勻速上升，所以重物對動(dòng)滑輪的拉力：
F₃=G-F_浮=ρ_物gV-ρ_水gV=（ρ_物-ρ_水）gV=（ρ_物-ρ_水）g•$\frac{G}{{ρ}_{物}g}$
=（8×10³kg/m³-1.0×10³kg/m³）×$\frac{8N}{8×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$
=7N，
所以滑輪的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{{F}_{3}h}{{F}_{2}s}$×100%=$\frac{{F}_{3}}{2{F}_{2}}$×100%
=$\frac{7N}{2×4N}$×100%
=87.5%．
（1）Ba（OH）₂+H₂SO₄═BaSO₄↓+2H₂O．
（2）小于．
（3）η的大小為87.5%．

點(diǎn)評 本題是一道科學(xué)綜合試題，考查了浮力、平衡力、阿基米德原理、密度公式及效率公式的應(yīng)用等，考查的知識(shí)點(diǎn)多，綜合性強(qiáng)，難度大．注意對溶液完全反應(yīng)理解．