17.一質(zhì)量為6kg的石塊,沉在裝水的容器底部,某同學用一動滑輪將石塊從水中勻速提起1m,但石塊沒有露出水面,如圖所示,已知繩的自由端拉力為25N.求石塊在上升過程中:(ρ=3×103kg/m3、g=10N/kg )
(1)石塊受到的浮力為多少?
(2)繩的自由端拉力做功為多少?
(3)動滑輪的機械效率為多少?
(4)石塊底面的壓強變化多少?

分析 (1)知道石塊的質(zhì)量和密度,利用密度公式求石塊的體積,因為石塊浸沒在水中,所以排開水的體積等于石塊體積,再利用阿基米德原理FgV求出石塊受到的浮力;
(2)圖中使用的是動滑輪,則s=2h,求出拉力移動的距離,又知道拉力大小,利用W=Fs求繩的自由端拉力做功;
(3)知道石塊的質(zhì)量,利用重力公式求石塊的重,此時石塊重等于石塊受到的浮力加上動滑輪對石塊的拉力,據(jù)此求出動滑輪對石塊的拉力,可求利用動滑輪做的有用功,再利用效率公式求動滑輪的機械效率.
(4)求出石塊底面深度的變化量,利用液體壓強公式計算石塊底面的壓強變化量.

解答 解:(1)根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得,石塊的體積:
V=$\frac{m}{{ρ}_{石}}$=$\frac{6kg}{3×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=2×10-3m3,
石塊浸沒水中,則V=V=2×10-3m3
石塊受到的浮力:FgV=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N;
(2)由圖知,繩子自由端移動的距離:s=2h=2×1m=2m,
繩的自由端拉力做功:W=Fs=25N×2m=50J;
(3)石塊重:G=mg=6kg×10N/kg=60N,
石塊受向下的重力、向上的拉力和浮力而勻速運動,所以G=F+F,
則動滑輪對石塊的拉力:F=G-F=60N-20N=40N,
利用動滑輪做的有用功:W=Fh=40N×1m=40J,
動滑輪的機械效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{40J}{50J}$×100%=80%.
(4)石塊底面受到水的壓強變化量:
△p=p1-p2gh1gh2g(h1-h2)=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104pa.
答:(1)石塊受到的浮力為20N;
(2)繩的自由端拉力做功為50J;
(3)動滑輪的機械效率為80%;
(4)石塊底面的壓強變化了1×104pa.

點評 本題考查了密度公式的應用、浮力的計算、有用功、總功、機械效率、液體壓強的計算,涉及到的知識點較多,綜合性強,屬于難題.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

19.以下四幅圖中,關(guān)于能量轉(zhuǎn)化說法錯誤的是( 。
A.圖甲所示,過山車向下運動時是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能
B.圖乙所示,水電站將水的機械能轉(zhuǎn)化為電能
C.圖丙所示,自行車運動員奮力蹬車時,人體內(nèi)的一部分化學能轉(zhuǎn)化為動能
D.圖丁所示,汽車在剎車過程中,剎車片會發(fā)熱,將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

20.下列是生活中的一些摩擦現(xiàn)象:①走路時鞋底與地面之間的摩擦;②汽車行駛時,汽車與空氣之間的摩擦;③騎自行車時,車輪與軸之間的摩擦;④皮帶傳動中,皮帶與皮帶輪之間的摩擦,其中屬于有害摩擦的是( 。
A.①和②B.②和③C.①和④D.②和④

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

5.演繹式探究
演繹式探究--原子內(nèi)部電子繞原子核的運動
 (1)我們知道,原子有原子核和核外電子組成,核外電子繞原子核高速旋轉(zhuǎn).按照波爾理論,電子繞原子核做勻速圓周運動,且電子會受到原子核的靜電吸引力(如圖甲).已知,電子受到的靜電吸引力F與原子序數(shù)Z成正比,與元電荷e的平方成正比,與電子運動的軌道半徑r的平方的關(guān)系如右圖乙圖象所示,k是靜電常數(shù).則電子所受的靜電吸引力的數(shù)學表達式為:B.
A.${F_電}=\frac{{Z{e^2}{r^2}}}{4πk}$B.${F_電}=\frac{{Z{e^2}}}{{4πk{r^2}}}$C.${F_電}=\frac{e^2}{{4πkZ{r^2}}}$D.${F_電}=\frac{{Z{r^2}}}{{4πk{e^2}}}$
其中靜電常數(shù)k=8.85×10-12,當物體做勻速圓周運動時,必須受到一個向圓心拉的力,這個力叫做向心力,電子繞原子核做勻速圓周運動的向心力${F_心}=m\frac{υ^2}{r}$,其中m為電子的質(zhì)量,υ為電子的運動速度.且電子做圓周運動的向心力等于電子受到的靜電吸引力.
(2)波爾引用量子理論,提出電子運動的軌道不是任意的,軌道數(shù)n從內(nèi)向外依次為1、2、3、…,(如圖丙)并且提出$mυr=n\frac{h}{2π}$,其中n為軌道數(shù),h為常數(shù),h=6.63×10-34J•s.請推導出電子的軌道速度υ的數(shù)學表達式.

(3)已知氧原子的原子序數(shù)Z=8,元電荷e=1.6×10-19C,求氧原子中電子在軌道數(shù)n=2的軌道上運動式的速度υ2=
8.73×106m/s.

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

12.教室里的日光燈、家里的各個家用電器都是并聯(lián)的,它們正常工作時的兩端電壓220V;為了能保證教室內(nèi)的用電安全,需在火線上安裝熔絲;如果你家中的用電器突然全部停止工作,經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)是空氣開關(guān)跳閘了,你認為原因可能是某一用電器短路或者接了大功率用電器(說出一種即可).

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

2.如圖甲所示,小明依據(jù)課本的實驗方案測量本地的大氣壓值.實驗中記下彈簧測力計的示數(shù)為4.5N.所用一次性注射器的最大刻度為2mL.注射器全部刻度的長度為4cm.

(1)根據(jù)實驗數(shù)據(jù)計算出的大氣壓強為9×104Pa.
(2)為判斷實驗結(jié)果的準確性,小明利用自家汽車里的“胎壓計”測量實際的大氣壓,示數(shù)如圖乙所示,其值為1×105Pa.
(3)對比兩次實驗結(jié)果,小明認為實驗中存在下列原因,其中一定不可能的是B.
A.注射器中有空氣未全部排盡
B.活塞與注射器筒壁間摩擦較大
(4)小明還發(fā)現(xiàn):如果在針筒內(nèi)吸入一定質(zhì)量的空氣,然后用橡皮帽將氣體封閉起來,在推活塞的過程中,越推越費力.由此小明猜想:其他條件一定時,封閉氣體的體積越小,壓強越大.
(5)為了驗證自己的猜想,小明用一個30mL的注射器吸入一定質(zhì)量的空氣后連接到胎壓計上,通過推拉活塞,測得數(shù)據(jù)記錄如表:
V/mL812162024
p/kPa12080604840
①根據(jù)表中的數(shù)據(jù)可得出封閉氣體的壓強p與體積V的數(shù)學關(guān)系式為:p=$\frac{0.96}{V}$.
②當小明不推拉活塞時,注射器內(nèi)的空氣體積為9.6mL.
(6)你認為封閉氣體的壓強還可能與哪些因素有關(guān),寫出一個猜想以及你的依據(jù).
①猜想:溫度.②依據(jù):夏天容易爆胎或壓癟的乒乓球放在熱水中會復原.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

9.在治療心臟疾病患者時,通常用一種被稱為“血泵”的體外裝置來代替心臟,以維持血液循環(huán).其簡化示意圖如圖所示.線圈固定在軟鐵桿上,兩者組成一個電磁鐵.活塞筒在閥門S1、S2處與血管相連.則:

(1)在該裝置工作中的某時刻,若電流從a端流進線圈,從b端流出線圈,則電磁鐵受到左側(cè)永磁體向右(選填“左”或“右”)的作用力.
(2)要使該裝置能維持人體血液循環(huán),線圈a、b間所接電源應為B.
A.直流電源         B.交流電源      C.交流、直流電源均可.

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科目:初中物理 來源: 題型:作圖題

6.(1)如圖甲所示,小華用20N的力拉著行李箱行走,拉力的方向與水平面成30°角.試畫出行李箱所受拉力的示意圖.
(2)挪威留坎鎮(zhèn)被群山包圍,難以獲得陽光照射.如圖乙所示,工程師在位置A處安裝平面鏡,使廣場中心B處被照亮.若太陽位于圖中所在位置,請在A處添加平面鏡并完成光路圖.(保留作圖痕跡)
(3)如圖丙所示為帶開關(guān)的插座,部分電路已接好,請你用筆畫線代替導線將電路補畫完整.

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

7.綠色植物需要利用太陽光進行光合作用,太陽光照射到植物表面,綠光將被植物反射.如果培育綠色植物的溫室安裝了綠色玻璃,則太陽光中的綠色光能通過玻璃照射到植物上,這將不利于綠色植物的生長.

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