(2013?石景山區(qū)二模)工作人員用如圖所示裝置打撈水中的物體.第一次提體積VA=6×10-3m3的物體A在水中勻速上升的過(guò)程中(A未露出水面),人對(duì)繩子豎直向下的拉力為F1,人拉力的功率為P1,繩端的速度為v1,機(jī)械效率為η1;第二次提重為GB=150N的物體B在水中勻速上升的過(guò)程中(B未露出水面),人對(duì)繩子豎直向下的拉力為F2,人拉力的功率為P2,繩端的速度為v2,機(jī)械效率為η2.已知:功率P1:P2=2:1,η1:η2=3:2,物體A、B的體積VA:VB=1:2,重力GA:GB=4:5,四個(gè)滑輪質(zhì)量相等,忽略繩重、繩與滑輪間摩擦及液體對(duì)物體的阻力(g取10N/kg).求:
(1)物體B所受的浮力F;
(2)動(dòng)滑輪的重G動(dòng)
(3)速度v1、v2的比值.
分析:(1)根據(jù)物體A、B的體積之比求出VB,然后根據(jù)阿基米德原理求物體B所受的浮力F;
(2)首先根據(jù)GA:GB的比值和GB的值求出GA,然后根據(jù)根據(jù)η=
W
W
=
W
W+W
=
(G-F)h
(G-F)h+4G動(dòng)h
=
G-F
G-F+4G動(dòng)
列出等式,解之即可;
(3)根據(jù)物體和動(dòng)滑輪的重力求出兩次提升物體時(shí)的人對(duì)繩子豎直向下的拉力,最后根據(jù)公式P=Fv和P1:P2的值列出等式,解之即可.
解答:解:(1)已知:VA=6×10-3m3,VA:VB=1:2,
則VB=2×6×10-3m3=0.012m3
根據(jù)阿基米德原理可知:
物體B在水中所受的浮力F浮BgVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.012m3=120N;
(2)已知:GB=150N,GA:GB=4:5,
則GA=
4
5
GB=
4
5
×150N=120N;
物體A在水中所受的浮力F浮AgVA=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N;
分析滑輪組的裝置可知:因動(dòng)滑輪M是3股繩子承擔(dān),所以動(dòng)滑輪M和提升物體升高h(yuǎn)時(shí),動(dòng)滑輪E上升的高度為3h,
∵忽略繩重、繩與滑輪間摩擦及液體對(duì)物體的阻力時(shí),
滑輪組的額外功就是因提升動(dòng)滑輪M和E而產(chǎn)生的;
即W=G動(dòng)h+G動(dòng)3h=4G動(dòng)h
∴根據(jù)η=
W
W
=
W
W+W
=
(G-F)h
(G-F)h+4G動(dòng)h
=
G-F
G-F+4G動(dòng)
得:
η1=
GA-F浮A
GA-F浮A+4G動(dòng)
,η2=
GB-F浮B
GB-F浮B+4G動(dòng)

∵η1:η2=3:2
GA-F浮A
GA-F浮A+4G動(dòng)
GB-F浮B
GB-F浮B+4G動(dòng)
=3:2,
即:
120N-60N
120N-60N+4G動(dòng)
150N-120N
150N-120N+4G動(dòng)
=3:2,
解得:G動(dòng)=15N.
(3)提升物體時(shí),動(dòng)滑輪E受力分析:重力、滑輪組CM對(duì)動(dòng)滑輪E的向下拉力F′=
1
3
(G-F+G動(dòng))和向上的兩股繩子的拉力F,則根據(jù)動(dòng)滑輪E受力平衡得:
2F=G動(dòng)+F′,
所以,F(xiàn)=
1
2
(G動(dòng)+F′)=
1
2
(G動(dòng)+
1
3
(G-F+G動(dòng)))=
1
6
(G-F+5G動(dòng)
則據(jù)此可知:
F1=
1
6
(GA-F浮A+5G動(dòng))=
1
6
(120N-60N+5×15N)=22.5N

F2=
1
6
(GB-F浮B+5G動(dòng))=
1
6
(150N-120N+5×15N)=17.5N
∵P1=F1v1,P2=F2v2,P1:P2=2:1,
∴F1v1:F2v2=2:1,
即:22.5N?v1:17.5N?v2=2:1
解得:v1:v2=14:9.
答:(1)物體B所受的浮力F為120N;
(2)動(dòng)滑輪的重G動(dòng)為15N;
(3)速度v1、v2的比值為14:9.
點(diǎn)評(píng):本題考查浮力、功率的計(jì)算,關(guān)鍵是對(duì)滑輪組的分析和公式η=
W
W
變形的靈活運(yùn)用,難點(diǎn)是提升物體時(shí)對(duì)動(dòng)滑輪M和E的受力分析,充分利用已知量列出等式.
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時(shí)間/min 0 1 2 3 4 5 6 7 8
水溫/℃ 90 92 94 96 98 98 98 98 98
(1)由此可知水的沸點(diǎn)為
98
98
℃,水面處的大氣壓比標(biāo)準(zhǔn)大氣壓
(選填“高”或”“低”).
(2)當(dāng)水沸騰后,繼續(xù)給水加熱,水的溫度
不變
不變
.(選填“升高”、“不變”或“降低”)
(3)若燒杯中的水吸收2.4×105J熱量,至少需要燃燒酒精
8
8
g.(酒精的熱值為3.0×107J/kg)

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