9.如圖1所示小雨用200N的拉力利用滑輪組在空中勻速提升密度為3×103kg/m3的物體A,此時(shí)機(jī)械效率為90%(不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力),求
(1)物體A重為多少?
(2)當(dāng)重為500N的小雨把浸沒(méi)在水中的物體A勻速提升時(shí),他對(duì)水平地面的壓強(qiáng)為1.6×104Pa,求小雨和地面間的受力面積;
(3)當(dāng)把物體換為同種材料的B,將B以恒定速度從水中提升過(guò)程中,小雨拉力的功率與時(shí)間的變化圖象如圖2所示,求小雨在空中提升物體B時(shí)的機(jī)械效率.

分析 (1)已知用滑輪組在空中勻速提升物體A時(shí)機(jī)械效率為90%,利用η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可得物體A的重;
(2)不計(jì)繩重和摩擦,利用滑輪組的省力特點(diǎn)求出動(dòng)滑輪的重力;
由ρ=$\frac{m}{V}$和G=mg可得物體A的體積,根據(jù)阿基米德原理可求出A浸沒(méi)在水中受到的浮力;
利用公式F=$\frac{1}{3}$(GA+G動(dòng)-F)求出提升浸沒(méi)在水中的A物體所用的拉力;
根據(jù)力的相互作用性可知,小雨會(huì)受到繩子向下的拉力,則小雨對(duì)地面的壓力:F=G+F;
知道了小雨對(duì)地面的壓力和壓強(qiáng),根據(jù)壓強(qiáng)定義式可求出受力面積;
(3)根據(jù)滑輪組的省力特點(diǎn)分別表示出B物體出水前后繩端的拉力F1、F2;
由圖象可知B物體出水前后拉力的功率,利用P=Fv表示出這兩個(gè)功率;
而B物體與A物體材料相同,利用重力和密度公式表示出B物體的重力,利用阿基米德原理表示出B物體浸沒(méi)在水中受到的浮力;聯(lián)立上述方程可解得B物體的重力;
不計(jì)繩重、摩擦,則小雨在空中提升物體B時(shí)的機(jī)械效率:η′=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{B}h}{{G}_{B}h+{G}_{動(dòng)}h}$=$\frac{{G}_{B}}{{G}_{B}+{G}_{動(dòng)}}$.

解答 解:
(1)由圖可知n=3,已知用滑輪組在空中勻速提升物體A時(shí)機(jī)械效率為90%,
則由機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{Fnh}$=$\frac{G}{nF}$可得,物體A的重:
GA=ηnF=90%×3×200N=540N;
(2)不計(jì)繩重和摩擦,由F=$\frac{1}{3}$(G+G動(dòng))可得,動(dòng)滑輪的重:
G動(dòng)=3F-GA=3×200N-540N=60N;
由ρ=$\frac{m}{V}$和G=mg可得,物體A的體積:
VA=$\frac{{m}_{A}}{{ρ}_{A}}$=$\frac{{G}_{A}}{g{ρ}_{A}}$=$\frac{540N}{10N/kg×3×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=0.018m3;
物體A浸沒(méi)在水中受到的浮力:
FgVgVA=1×103kg/m3×10N/kg×0.018m3=180N,
把浸沒(méi)在水中的物體A勻速提升時(shí),將動(dòng)滑輪和物體A看作一個(gè)整體,受向下的總重力、向上的浮力和3段繩子向上的拉力,
根據(jù)力的平衡條件可得:3F+F=GA+G動(dòng),
所以,此時(shí)小雨所用的拉力為:
F=$\frac{1}{3}$(GA+G動(dòng)-F)=$\frac{1}{3}$×(540N+60N-180N)=140N;
由于力的作用是相互的,小雨會(huì)受到繩子向下的拉力,
此時(shí)小雨對(duì)地面的壓力:F=G+F=500N+140N=640N;
由p=$\frac{F}{S}$可得,小雨和地面間的受力面積:
S=$\frac{{F}_{壓}}{p}$=$\frac{640N}{1.6×1{0}^{4}Pa}$=0.04m2;
(3)B物體在沒(méi)有露出水面之前,不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力,
根據(jù)前面的方法可得繩端受到的拉力:
F1=$\frac{1}{3}$(GB+G動(dòng)-F′);
B物體露出水面以后,繩端受到的拉力:
 F2=$\frac{1}{3}$(GB+G動(dòng));
根據(jù)圖2的功率與時(shí)間的變化圖象可知,B物體在沒(méi)有露出水面之前,拉力的功率為P1=110W;B物體露出水面以后,拉力的功率為P2=150W;
因以恒定速度提升B物體,則根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得:
P1=F1v=$\frac{1}{3}$(GB+G動(dòng)-F′)v=110W------①
P2=F2v=$\frac{1}{3}$(GB+G動(dòng))v=150W------②
③÷④可得:$\frac{{G}_{B}+{G}_{動(dòng)}-{F}_{浮}′}{{G}_{B}+{G}_{動(dòng)}}$=$\frac{11}{15}$-------③
而B物體與A物體材料相同,則B物體的重力:GBBgVBAgVB-------④
B物體浸沒(méi)在水中受到的浮力:F′=ρgV′=ρgVB-------⑤,
⑤÷④可得$\frac{{F}_{浮}′}{{G}_{B}}$=$\frac{{ρ}_{水}g{V}_{B}}{{ρ}_{A}g{V}_{B}}$=$\frac{{ρ}_{水}}{{ρ}_{A}}$=$\frac{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}{3×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=$\frac{1}{3}$,
所以,F(xiàn)′=$\frac{1}{3}$GB------⑥
已經(jīng)求得G動(dòng)=60N,將⑥式代入③式解得GB=240N;
不計(jì)繩重、摩擦,則小雨在空中提升物體B時(shí)的機(jī)械效率:
η′=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$=$\frac{{G}_{B}h}{{G}_{B}h+{G}_{動(dòng)}h}$=$\frac{{G}_{B}}{{G}_{B}+{G}_{動(dòng)}}$=$\frac{240N}{240N+60N}$×100%=80%.
答:(1)物體A重為540N;
(2)小雨和地面間的受力面積為0.04m2
(3)小雨在空中提升物體B時(shí)的機(jī)械效率為80%.

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)機(jī)械效率、壓強(qiáng)、浮力、滑輪組的省力特點(diǎn)、功率和密度計(jì)算公式的理解和掌握情況,綜合性強(qiáng),難度大,關(guān)鍵是受力分析和從圖象中獲取有用信息,同時(shí)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求比較高.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題

19.經(jīng)測(cè)定,某志愿者的剎車反應(yīng)時(shí)間(即圖 中“反應(yīng)過(guò)程”所用時(shí)間)是0.5s.在某次試驗(yàn)中,該志愿者駕車以72km/h的速度在實(shí)驗(yàn)場(chǎng)的水平路面上勻速行駛,從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止,行駛距離35m,則經(jīng)過(guò)10m距離后汽車才開始減速;若志愿者邊打電話邊駕車,剎車反應(yīng)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng),由此可知,駕駛員駕駛時(shí)打電話,駕駛員的剎車反應(yīng)會(huì)變慢(選填“變快”、“變慢”或“不變”).請(qǐng)你對(duì)安全駕車提一條合理建議:開車時(shí),注意力要集中或不超速行駛或不疲勞駕駛或不酒后駕駛.

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20.如圖所示,電源電壓為12V,且保持不變,電阻R1=20Ω,滑動(dòng)變阻器R2的最大阻值是30Ω,則當(dāng)滑片P在滑動(dòng)變阻器上滑動(dòng)時(shí),電流表、電壓表示數(shù)變化的范圍是( 。
A.0.6A~0.24A 0~7.2VB.0.24A~0.6A 4V~12V
C.0~0.6A 0~12VD.0~0.6A 4V~7.2V

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17.假如白熾燈的燈絲、電動(dòng)車內(nèi)線圈、電飯鍋及電熨斗內(nèi)部電熱絲都用超導(dǎo)材料制作,當(dāng)用電器通電時(shí),假設(shè)這些導(dǎo)體的電阻變?yōu)榱悖铝姓f(shuō)法正確的是( 。
A.白熾燈仍能發(fā)光且更省電B.電動(dòng)機(jī)仍能轉(zhuǎn)動(dòng)且效率更高
C.電飯鍋仍能煮飯且效率更高D.電熨斗仍能熨燙衣服且更省電

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:多選題

4.冬季室內(nèi)的電燈泡正常發(fā)光,當(dāng)把電暖器的插頭插入插座時(shí),室內(nèi)的燈全部熄滅,熔絲熔斷,發(fā)生這一現(xiàn)象的原因是( 。
A.電暖氣的功率太大B.電暖氣的插頭處有短路
C.電暖氣的插頭處有斷路D.插座處原來(lái)就有短路

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題

14.在使用托盤天平測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)中:
(1)將托盤天平放在水平臺(tái)面上,將游碼移至稱量標(biāo)尺左端“0”刻度線上,發(fā)現(xiàn)指針位置如圖甲所示,此時(shí)應(yīng)向右(選填“左”或“右”)移動(dòng)平衡螺母,直到指針靜止時(shí)指在分度標(biāo)尺的中央刻度線.
(2)在測(cè)量物體質(zhì)量時(shí),應(yīng)將物體放在左(選填“左”或“右”)盤,往另一盤增減砝碼時(shí)要使用鑷子.
(3)多次增減砝碼,當(dāng)加入5g的砝碼后,指針靜止時(shí),指在分度盤中央刻度線的左側(cè)附近,此時(shí)應(yīng)移動(dòng)游碼使橫梁恢復(fù)平衡.若盤中砝碼和游碼位置如圖乙所示,則被測(cè)物體的質(zhì)量為78.4g.

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

1.下列幾種物態(tài)變化中相同的一組是(  )
①夏天,草葉上的露珠;
②冬天,窗戶上的冰花;
③初春,冰雪消融;
④深秋,樹上的白霜.
A.①③B.①④C.②③D.②④

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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題

18.某實(shí)驗(yàn)甲小組觀察水的沸騰,裝置如圖甲所示,加熱一段時(shí)間后看到燒杯內(nèi)的水沸騰,有大量的氣泡上升變大到水面破裂.

(1)此時(shí)圖甲中溫度計(jì)示數(shù)為96℃,請(qǐng)判斷燒杯內(nèi)的水是否沸騰?沸騰.你的依據(jù)是有大量的氣泡生成,并且在上升過(guò)程中,體積逐漸變大,到水面破裂,所以這是水沸騰時(shí)的現(xiàn)象.
(2)乙、丙兩組同學(xué)雖然選用的實(shí)驗(yàn)裝置相同,而且同時(shí)開始實(shí)驗(yàn),但是水開始沸騰的時(shí)間不同,兩組同學(xué)把數(shù)據(jù)綜合繪制在同一個(gè)“溫度-時(shí)間”圖象中,如圖2所示,分析a、b兩組圖象不同的原因b圖象中水的質(zhì)量多于a圖象中水的質(zhì)量.
(3)實(shí)驗(yàn)中為了減少?gòu)拈_始加熱到沸騰所用的時(shí)間,可以采取的措施是減小水的質(zhì)量(或提高水的初溫)(寫出一種即可).
(4)某實(shí)驗(yàn)組同學(xué)得到下列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).(如表)
時(shí)間/min012345678
溫度/℃909292969898959898
從吉林的數(shù)據(jù)看,在某一次觀察記錄中明顯錯(cuò)誤的是第6分鐘的數(shù)據(jù),這樣判斷的理論依據(jù)是達(dá)到沸點(diǎn)時(shí)溫度不變,請(qǐng)你根據(jù)表格中的正確數(shù)據(jù)在圖3中畫出水加熱至沸騰時(shí)溫度隨時(shí)間變化的圖象.
(5)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,看到水沸騰時(shí),燒杯口不斷冒出“白氣”,這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是高溫水蒸氣遇到溫度較低的空氣液化形成小水滴.

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19.在圖所示的電路中,當(dāng)開關(guān)閉合后,滑動(dòng)變阻器滑片P向右移動(dòng)時(shí),對(duì)電表讀數(shù)的變化,分析正確的是( 。
A.電流表A、電壓表V1示數(shù)都變大,電壓表V2示數(shù)變小
B.電流表A、電壓表V1示數(shù)都減小,電壓表V2示數(shù)增大
C.電流表A的示數(shù)減小,兩電壓表示數(shù)不變
D.三個(gè)電表的示數(shù)都不變

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