分析 (1)未露出液面,此時金屬塊排開水的體積與金屬塊的體積相等,由阿基米德原理可求出金屬塊的浮力;
(2)當金屬塊從水中一直豎直向上做勻速直線運動,根據(jù)第一階段和第二階段升高所用的時間求出重物在第一階段運動中金屬塊升高的高度,利用W=Fs求出繩對重物做的功.
(3)第一階段,重物在水中,知道滑輪組對物體的拉力F1,有用功W有用1=F1h,不計繩重、輪與軸之間的摩擦及水的阻力,總功W總1=(F1+G動)h,利用效率公式求機械效率;
由于第一階段繩對重物的拉力F1=G-F浮,可求滑輪重力G.第三階段重物離開水面,有用功W有用3=Gh,不計繩重、輪與軸之間的摩擦及水的阻力,總功W總3=(G+G動)h,利用效率公式求機械效率.
解答 解:
(1)在第一階段運動中,重物浸沒在水中,則重物排開水的體積:
V排=V=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3,
水對重物的浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;
(2)在第二階段,從重物上表面剛露出水面到其下表面剛離開水面,用時t2=4s,此過程中上升的高度為物體的高h,
則重物上升的速度:v=$\frac{h}{{t}_{2}}$=$\frac{0.2m}{4s}$=0.05m/s;
由v=$\frac{s}{t}$可得,第一階段重物上升的高度s=vt1=0.05m/s×40s=2m,
繩對重物做的功:W=F1s=140N×2m=280J.
(3)第一階段,重物浸沒在水中,動滑輪對物體的拉力F1=140N,
有用功:W有用1=F1h,
不計繩重、輪與軸之間的摩擦及水的阻力,總功:W總1=(F1+G動)h,
此時的機械效率:η1=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{總1}}$=$\frac{{F}_{1}h}{({F}_{1}+{G}_{輪})h}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{G}_{輪}}$=$\frac{140N}{140N+60N}$×100%=70%;
由于第一階段中繩對重物的拉力F1=G-F浮,則物重G=F1+F浮=140N+100N=240N,
第三階段,重物離開水面,有用功:W有用3=Gh,
不計繩重、輪與軸之間的摩擦及水的阻力,總功:W總3=(G+G動)h,
該過程中滑輪組的機械效率:
η3=$\frac{{W}_{有用3}}{{W}_{總3}}$=$\frac{Gh}{(G+{G}_{輪})h}$=$\frac{G}{G+{G}_{輪}}$=$\frac{240N}{240N+60N}$×100%=80%.
答:(1)在第一階段運動中,水對重物的浮力F浮為100N;
(2)在第一階段運動中,繩對重物做功W1為280J.
(3)滑輪在第一階段運動中的機械效率η1和在第三階段運動中的機械效率η3分別為70%、80%.
點評 本題考查了阿基米德原理、速度和機械效率公式和公式變形的應(yīng)用,難點是第二階段,從重物上表面剛露出水面到其下表面剛離開水面所用的時間求出上升的速度,會用稱重法計算出金屬塊的重力.
科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 橡膠不易導電--沒有電荷 | |
B. | 海水曬鹽--蒸發(fā)結(jié)晶 | |
C. | 高壓鍋--壓強越大,液體沸點越高 | |
D. | 吐魯番的瓜果特別甜--吐魯番的日照時間特別長且晝夜溫差大 |
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科目:初中物理 來源: 題型:計算題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | p1<p2 m1<m2 | B. | p1>p2 m1=m2 | C. | p1>p2 m1>m2 | D. | p1<p2 m1=m2 |
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科目:初中物理 來源: 題型:實驗探究題
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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題
A. | 蘋果從樹上落向地面的過程中,重力對蘋果做功,重力勢能增大 | |
B. | 處于靜止的物體一定不受力的作用 | |
C. | 風沿著窗外的墻面吹過時,窗口懸掛的窗簾會飄向窗外 | |
D. | 第一個提出原子核式結(jié)構(gòu)模型的科學家是湯姆孫 |
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科目:初中物理 來源: 題型:計算題
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