【題目】配重M單獨置于水平地面上靜止時,對地面壓強為3×105帕,將配重M用繩系杠桿的B端,在杠桿的A端懸掛一滑輪,定滑輪重150N,動滑輪重90N,杠桿AB的支點為O,OA:OB=5:3,由這些器材組裝成一個重物提升裝置,如圖所示,當(dāng)工人利用滑輪組提升重力為210N的物體以0.4m/s的速度勻速上升時,杠桿在水平位置平衡,此時配重M對地面壓強為1×105帕.(杠桿與繩的重量、滑輪組的摩擦均不計,g=10N/kg)
①求滑輪組的機(jī)械效率?
②配重M質(zhì)量是多少千克?
③為使配重M不離開地面,人對繩的最大拉力是多少牛頓?
【答案】解:①根據(jù)圖示可知,n=2,則F= (G+G動)= (210N+90N)=150N;
滑輪組的機(jī)械效率:η= ×100%= ×100%= ×100%= ×100%=70%;
②設(shè)配重M的底面積為S,
由p= 可得:3×105Pa= ﹣﹣﹣﹣①
當(dāng)物體勻速上升時,作用在杠桿A端的力:FA=3F+G定=3×150N+150N=600N;
由杠桿平衡條件可得,F(xiàn)B×OB=FA×OA
即FB= = =1000N;
由p= 可得:1×105Pa= = ﹣﹣﹣﹣﹣②
聯(lián)立①②可得:3=
GM=1500N;
由G=mg可得,m= = =150kg;
③當(dāng)配重對地面的壓力為0時,人對繩子的拉力最大,此時B端受到的拉力為1500N;
由杠桿平衡條件可得,F(xiàn)B′×OB=FA′×OA
即FA′= = =900N;
由二力平衡條件可得:3F′+G定=FA′
F′= = =250N.
答:①滑輪組的機(jī)械效率為70%;②配重M質(zhì)量是150千克;③為使配重M不離開地面,人對繩的最大拉力是250牛頓.
【解析】①根據(jù)圖示讀出作用在動滑輪上繩子的條數(shù)n,繩的重量、滑輪組的摩擦均不計,根據(jù)F= (G+G動)求出拉力;根據(jù)η= = = 求出滑輪組的機(jī)械效率;②先根據(jù)二力平衡條件求出作用在A的力,然后根據(jù)杠桿平衡條件求出作用在B端的作用力,再根據(jù)壓強公式分別表示M對地面的壓強,最后聯(lián)立關(guān)系式可求出M的重力,進(jìn)一步求出質(zhì)量;③要使配重M不離開地面,作用在B端的最大力為配重M的重力1125N,根據(jù)杠桿平衡的條件求出此時作用在A端的最大作用力,再根據(jù)二力平衡條件求出人對繩子的最大拉力.本題考查了學(xué)生對機(jī)械效率、杠桿平衡條件、壓強公式以及二力平衡條件的掌握和運用,能根據(jù)杠桿平衡條件、壓強公式得出關(guān)于配重M的重力是本題的關(guān)鍵.
【考點精析】關(guān)于本題考查的滑輪組繩子拉力的計算和杠桿的平衡條件,需要了解1、根據(jù)題意確定重物和動滑輪的重力由幾段繩承擔(dān),用n 表示.2、確定重物的上升距離,和拉力F 的繩端的移動距離;重物的上升距離為:h則拉力F 的繩端的移動距離就是:nh;3、看是否計動滑輪的重力.(繩重與摩擦一般情況都不計)當(dāng)不計動滑輪重力時,拉力F = (1/n)G物 ;當(dāng)計動滑輪重力時,拉力F = (1/n)(G物 + G輪);杠桿平衡:杠桿在動力和阻力的作用下靜止或勻速轉(zhuǎn)動時,稱為杠桿平衡.杠桿平衡是力和力臂乘積的平衡,而不是力的平衡.杠桿平衡的條件:動力 ×動力臂 = 阻力 ×阻力臂即:F1 L1 = F2 L2可變形為 :F1 / F2 = L1 / L2才能得出正確答案.
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【題目】在淹城民俗街上,小明對一雕刻于半粒大米(上圓下平) 上的微雕作品“”產(chǎn)生濃厚興趣.
(1)為看清微雕作品上的文字和圖像,小明應(yīng)利用如圖所示透鏡中的 (選填序號)進(jìn)行觀察.
(2)正確選擇透鏡后,小明拿透鏡正對著太陽光,再把一張紙放在它的另一側(cè),當(dāng)在紙上呈現(xiàn)一個最小最亮的光斑時,測得這個光斑到透鏡的距離為5cm.
(3)透過透鏡觀察微雕作品“”,小明看到的像如圖所示,此時透鏡到微雕作品的距離是 .
A.小于5cm B.大于5cm且小于10cm
C.等于10cm D.大于10cm
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【題目】在一底面積為4m2的圓柱形深井底部,有一體積為2m3 , 密度為10×103kg/m3的貴重物體,現(xiàn)用如圖所示的裝置將去打撈上來,若牽引車以0.6m/s的速度勻速向右行駛,通過滑輪組將物體由井底開始往上拉,30s后井底受到的水的壓強恰好變化了2.5×103Pa,(忽略動滑輪和繩子的重力及滑輪與繩子之間的摩擦,g取10N/kg)求:
(1)物體的重力;
(2)物體浸沒在水中時受到的浮力;
(3)牽引車行駛了30s后,物體被提升的高度;
(4)物體露出水面前,物體受到繩子拉力的功率;
(5)牽引車行駛了30s時,牽引車對繩子的拉力.
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【題目】物理興趣小組設(shè)計了一個便攜式水深測量儀,如圖甲所示,它主要是由探頭A和控制盒B構(gòu)成,它們之間用有絕緣皮對的細(xì)導(dǎo)線相連形成回路.其中探頭A是一個底面積為1×10﹣3m2、高0.1m、重4N的實心圓柱體,探頭A的底部有壓敏電阻R(R與水接觸的表面涂有絕緣漆,R的體積和重力均不計),工作時底部始終與水平面相平,壓敏電阻R的阻值隨表面壓力大小的變化如圖乙所示.A和B間的電路連線如圖丙所示,其中電源電壓恒為3V,電流表改裝成深度表(導(dǎo)線的重力與體積均不計).興趣小組的同學(xué)將探頭A緩慢放入水中,求(g=10N/kg):
(1)探頭A的密度是多少?
(2)探頭A一半體積浸入水中時,底部受到水的壓強是多少?
(3)探頭A全部浸入水中時(不接觸池底),導(dǎo)線對探頭A的拉力是多少?
(4)將探頭A投入水池中某深度處(不接觸池底),電流表示數(shù)為0.4A,則此處水的深度為多少?
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【題目】如圖所示電路中,小燈泡L標(biāo)有“6V 3W”字樣,R2=12Ω,當(dāng)S1、S2都閉合時,總電流為0.8A,這時小燈泡L正常發(fā)光。求:
(1)電源電壓U;
(2)電阻R1的阻值;
(3)當(dāng)S1、S2都斷開時,小燈泡L消耗的功率。
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【題目】某同學(xué)家的高壓鍋蓋出氣孔的橫截面積為12mm2,限壓閥的質(zhì)量為84g。請你通過計算:該高壓鍋燒水時鍋內(nèi)最大蒸汽壓強為_____Pa.當(dāng)鍋內(nèi)溫度升高至100℃時,鍋內(nèi)氣體會把排氣孔的活塞頂起,這時鍋密 封,鍋內(nèi)溫度持續(xù)升高,氣體壓強增大,當(dāng)壓強增至最大值時,氣體就會沖開限壓閥,設(shè)鍋內(nèi)氣壓每增加2.5×103Pa,水的沸點相應(yīng)增加1℃,求水溫最高可以達(dá)到_____攝氏度。(g取10 N/kg,大氣壓值取1.0×105Pa)
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【題目】小明學(xué)了壓強的知識后自己回家設(shè)計了如圖甲和乙兩個實驗,圖甲是將一只敞口空玻璃瓶瓶口朝下按入槽內(nèi)水中,并固定位置,在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,對槽內(nèi)水加熱到沸騰一段時間后玻璃瓶中的水_____沸騰(選填“能”或“不能”),發(fā)生此現(xiàn)象的原因是因為液體的沸點隨液體表面上方氣壓的升高而_____(選填“升高”或“降低”)。
小明在圖乙的塑料瓶的a、b(a、b在同一水平面上)處各扎一個小孔,用膠帶封住小孔,然后擰開瓶蓋,往瓶中注滿水,再撕去膠帶?梢杂^察到從a、b小孔射出的水流一樣急,這說明_____;同時可以觀察到射出的水流越來越弱,這又說明_____。
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【題目】小科為了研究水的一些特性,做了如下的實驗:將100克水倒入一只燒杯中,然后讓它們自然冷卻并利用溫度計和計時器測量水的溫度隨時間的變化情況。
(1)如圖是小科同學(xué)測量水溫時的情況,請指出他操作上的兩個錯誤:_____;_____。
(2)改正錯誤后,他記錄的水溫隨時間的變化數(shù)據(jù)如下表。
由表格中的數(shù)據(jù)分析可知,當(dāng)時室溫大約為_____℃,這些水冷卻到室溫總共用了_____分鐘。
(3)如圖是小科根據(jù)表中的數(shù)據(jù)繪制一張水溫隨時間變化的圖。你認(rèn)為下列哪個圖能正確反映實驗過程_____。
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【題目】下列物理量最接近實際的是( )
A.一名普通中學(xué)生的質(zhì)量約為55kg
B.人感覺舒適的環(huán)境溫度約為37℃
C.對人體的安全電壓不高于3.6 V
D.普通中學(xué)生步行速度約為11m/s
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