17.如圖所示,圓柱形物體高2m,底面積200cm2,密度為2.5×103kg/m3,某人在河岸邊通過圖示滑輪裝置(滑輪、繩子質(zhì)量和摩擦均不計(jì))將該物體從水中以0.2m/s的速度勻速拉起(不計(jì)水的阻力),水面高度始終不變.人手中繩子能承受的最大拉力為400N,g取10N/kg.某時(shí)刻,圓柱體底面積距河面H=5m,從此時(shí)算起,經(jīng)過多長時(shí)間繩子將被拉斷?該過程中人做了多少功?

分析 (1)選求出物體的體積,根據(jù)公式m=ρV求出物體的質(zhì)量,進(jìn)一步求出物體的重力,繩子被拉斷時(shí)物體所受浮力等于重力減去繩子的最大拉力,根據(jù)浮力公式進(jìn)一步求出繩子被拉斷時(shí)物體排開水的體積,已知物體的底面積,再求出物體浸入水中的長度,從而求出物體上升的高度,進(jìn)一步求出繩子被拉斷所用的時(shí)間;
(2)當(dāng)物體完全浸沒時(shí),拉力等于物體的重力減浮力大小;
當(dāng)物體從完全浸沒到露出水面的過程中,拉力發(fā)生變化,可求出平均拉力的大小,求出該過程人所做的功;
從而可計(jì)算出人做的總功.

解答 解:
(1)由題意知,不計(jì)摩擦及滑輪和繩的質(zhì)量,
則滑輪組對(duì)圓柱體的拉力F=2F,
當(dāng)繩中拉力達(dá)到400N時(shí),繩子恰好被拉斷,設(shè)此時(shí)圓柱體上表面露出水面高度為h,則
F+F=G,
即:ρgS(h0-h)+2F=ρ圓柱體gSh0
1×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×(2m-h)+2×400N=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m,
解得:h=1m;
所以物體被提升高度為h′=5m+1m-2m=4m
所在提起物體的時(shí)間t=$\frac{h′}{v}$=$\frac{4m}{0.2m/s}$=20s;
(2)物體未露出水中被提起時(shí)被提高度h1=5m-2m=3m,
F=G-F浮浸沒=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m-1×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m=600N,
此過程對(duì)物體做功W1=Fh1=600N×3m=1800J,
物體露出水面后被提起高度h=1m,
物體露出1m時(shí),拉物體的力F′=2F=800N
所以從物體上表面剛好與水相平到被拉露出1m過程中的平均拉力:
F′=$\frac{{F}_{拉}+{F}_{拉}′}{2}$=$\frac{600N+800N}{2}$=700N,
此過程對(duì)物體做功W2=F′h=700N×1m=700J,
因?yàn)椴挥?jì)摩擦及滑輪和繩的質(zhì)量,所以人對(duì)功W=W1+W2=1800J+700J=2500J.
答:(1)經(jīng)過20s繩子會(huì)被拉斷;(2)此過程人做功2500J.

點(diǎn)評(píng) 本題是有關(guān)力學(xué)的綜合計(jì)算題,考查了阿基米德原理的應(yīng)用,滑輪組的省力特點(diǎn),拉力、重力及浮力的關(guān)系等,要正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析,并掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),做到靈活運(yùn)用.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:初中物理 來源: 題型:計(jì)算題

7.如圖所示,水平桌面的正中央放著一個(gè)重為30N圓形魚缸,其底面積為1200cm2.魚缸內(nèi)裝有0.2m深的水,水的質(zhì)量是27kg.(g=10N/kg)求:
(1)魚缸內(nèi)所裝的水受到的重力是多少?
(2)水對(duì)魚缸底部的壓強(qiáng)是多少?
(3)魚缸對(duì)桌面產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少?

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

8.現(xiàn)有下列器材:蓄電池(6V)、電流表(0~0.6A,0~3A)、電壓表(0~3V,0~15V)、定值電阻(若干)、開關(guān)、滑動(dòng)變阻器和導(dǎo)線,要利用這些器材探究“電壓不變時(shí),電流與電阻的關(guān)系”,要求:
(1)請(qǐng)根據(jù)圖甲將圖乙中未完成的電路連接起來.
(2)實(shí)驗(yàn)中多次換用不同阻值的定值電阻,并調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片,使電壓表示數(shù)保持不變,讀出對(duì)應(yīng)于不同阻值的電流表示數(shù),并記于表格中,請(qǐng)你利用表格中的數(shù)據(jù),在坐標(biāo)紙上(如圖丙)畫出導(dǎo)體中的電流隨電阻變化的圖象.
實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456
 電阻R/Ω  51015202530
電流I/A0.60.30.20.150.120.1
(3)在做完第一次實(shí)驗(yàn)后,接下來的操作是:斷開開關(guān),將5Ω的定值電阻更換為10Ω的定值電阻,再將滑動(dòng)變阻器的滑片滑到A端(選填“A”或“B”),然后閉合開關(guān),移動(dòng)滑片,使電壓表示數(shù)為3V時(shí),讀出電流表的示數(shù).
(4)為完成整個(gè)實(shí)驗(yàn),應(yīng)該選取哪種規(guī)格的滑動(dòng)變阻器A
A.50Ω  1.0A   B.30Ω  0.5A   C.20Ω  1.0A    D.20Ω  0.5A.

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5.如圖電路中,定值電阻為5歐,變阻器R2為最大阻值20Ω時(shí),電壓表的示數(shù)為3.6V,問:電源電壓是多大?此時(shí)電路中的總電阻是多大?

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12.如圖所示,放在水平面上的圓柱形容器B高為20cm,底面積為0.03m2,容器中放一質(zhì)量為0.8kg的正方體木塊A,A的邊長為10cm.(g取10N/kg).問:
(1)把水沿容器壁慢慢倒入容器中,當(dāng)木塊A對(duì)容器B的壓強(qiáng)剛為零時(shí),容器B中水的高度是多少?
(2)繼續(xù)向容器B中倒水,直至水剛好倒?jié)M容器,這時(shí)共倒入水體積是多少?

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2.一只小鳥在平靜的湖面上飛過,湖深2m.當(dāng)小鳥距水面3m時(shí),小鳥在湖面的“倒影”是虛(填“實(shí)”或“虛”)像,它是由于光的反射形成的,該“倒影”距小鳥6m.

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9.某品牌電熱水壺的銘牌如表所示.請(qǐng)計(jì)算:
熱水壺容量2.0L
額定電壓220V
加熱時(shí)功率800W
頻率50Hz
(1)該電熱水壺的電阻.
(2)當(dāng)電熱水壺裝滿水后,從20℃加熱到100℃,水吸收的熱量.[c=4.2×103J/kg•℃]
(3)在額定電壓下,電熱水壺的效率為84%,把這壺水燒開需要多長時(shí)間?
(4)每年盛夏都是用電的高峰,為了保證居民的生活用電及工廠的生產(chǎn)用電,各地政府都采取了很多措施.為增強(qiáng)人們的節(jié)約用電意識(shí),請(qǐng)你說出你的一條建議.

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6.下列物體中石墨、玻璃、塑料、人體、陶瓷、純凈水、食鹽水、大地.其中石墨,人體,食鹽水,大地是導(dǎo)體,玻璃、塑料、陶瓷、純凈水是絕緣體.

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7.一個(gè)重為500牛的同學(xué)騎自行車上學(xué),在水平路面上以4m/s的速度勻速行駛.有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示.求:
自行車凈重200N
行駛過程中輪胎與地南接觸的總面積1×10-3
勻速行駛過程中的總阻力30N
車輪直徑0.61m
輪胎承受的最大氣壓2.0×105Pa
(1)在行駛過程中,車對(duì)地面的壓強(qiáng);
(2)該同學(xué)騎車沿直線勻速行駛10min做的功.

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