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1.如图所示,现将一重G1=810N的实心铝块在水中匀速上提h=2m(未露出水面),已知每个滑轮重G2=90N,不计绳重和各种摩擦,不计水的阻力.已知铝的密度ρ=2.7×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)滑轮组的机械效率多大?
(2)若绳端拉力的功率为P=54W,则铝块上升的速度为多大?

分析 (1)知道铝块重和铝的密度,利用密度公式和重力公式求铝块的体积(浸没时排开水的体积);利用阿基米德原理求铝块受到的浮力F;再根据F=G-F求滑轮组对物体的拉力;那么,利用滑轮组做的有用功为W有用=Fh,不计绳重和各种摩擦,额外功为提升动滑轮做的功,总功等于有用功加上额外功,有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率;
(2)上面求出了使用滑轮组做的总功,又知道总功功率,利用P=$\frac{W}{t}$求做功时间(运动时间),又知道上升高度,利用速度公式求铝块上升的速度.

解答 解:(1)铝块重G=mg=ρVg,
铝块的体积:
V=$\frac{{G}_{铝}}{{ρ}_{铝}g}$=$\frac{810N}{2.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.03m3
铝块未露出水面,排开水的体积:V=V=0.03m3
在水中铝块受到的浮力:
FVg=1.0×103kg/m3×0.03m3×10N/kg=300N,
滑轮组对铝块的拉力:
F=G1-F=810N-300N=510N,
使用滑轮组做的有用功:
W有用=Fh=510N×2m=1020J,
不计绳重和各种摩擦,使用滑轮组做的额外功:
W=Gh=90N×2m=180J,
W=W有用+W=Fh+Gh=1020J+180J=1200J,
滑轮组的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1020J}{1200J}$×100%=85%;
(2)由题知P=54W,
由P=$\frac{W}{t}$得,做功时间:
t=$\frac{{W}_{总}}{{P}_{总}}$=$\frac{1200J}{54W}$=$\frac{1200}{54}$s,
铝块上升的速度:
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{2m}{\frac{1200}{54}s}$=0.09m/s.
答:(1)滑轮组的机械效率85%;
(2)铝块上升的速度为0.09m/s.

点评 本题综合了考查了重力、速度、有用功、额外功、总功、功率、机械效率的计算,本题关键有二:一是滑轮组对物体拉力F=G-F的求法,二是有用功和总功的计算,特别是W有用=Fh,而不是W有用=Gh.

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11.探究:固体熔化时温度的变化规律:
炎热的夏季,家中的蜡烛、柏油路上的沥青会变软.而冰块熔化时,没有逐渐变软的过程.由此推测,不同物质熔化时,温度的变化规律可能不同,我们选用碎冰和碎蜡研究物质的熔化过程.为让碎冰和碎蜡均匀和缓慢地熔化,我们把碎冰放到盛有温水烧杯中,把碎蜡放到盛有热水的烧杯中分别进行实验并记录数据,实验装置如图甲所示.
(1)图乙所示的是冰(填“冰”或“蜡”)的温度随时间变化的图象.
(2)在冰和蜡熔化过程中,如果将试管从烧杯拿出来,冰和蜡停止熔化.将试管放回烧杯后,冰和蜡又继续熔化.说明固体熔化时需要吸热.
(3)如果让你自己实验探究冰和蜡熔化时温度的变化规律,你在实验中会想到注意哪些问题呢?请你至少写出两条注意事项.读数时,视线要与温度计的液面相平、烧杯中的水不宜过少或冰和蜡选取要适量等.

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12.某实验小组使用下列器材来测定小灯泡的功率:待测小灯泡(额定电压2.5V,额定功率不大于1.5W)、电压表(3V、15V双量程)、电流表(0.6A、3A双量程)、滑动变阻器、电源、开关、导线等,如图1所示.

(1)请你用铅笔画线连接好实物,要求滑动变阻器连接B、C接线柱.
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片应移到B端,这样做能对电路起保护作用,在实验过程中滑动变阻器的另一个作用通过改变电阻改变电路中的电流和用电器两端的电压.
(3)若开关闭合后,灯泡特别亮,左右移动滑动变阻器但灯的亮度没有改变,则可能的原因是滑动变阻器选择了最上面的两个接线柱.
(4)若开关闭合后,小灯泡不亮,电流表示数为零,电压表示数接近3V,则可能的原因是灯泡断路.
(5)若开关闭合后,电流表有示数,电压表示数为零,则可能的原因是灯泡短路.
(6)若开关闭合后,向右移动滑动变阻器,发现电压表减小,电流表增大,则可能的原因是电压表并联在了滑动变阻器两端了.
(7)开关闭合后,若观察到小灯泡两端电压为1.5V,要使小灯泡正常发光,则滑片P应向左方移动(填“左”或“右”),直到电压表示数为2.5V为止,再观察电流表的示数,才能计算出小灯泡的额定功率.
(8)如果额定电压下测得的数据如图2所示,则小灯泡的额定电阻8.3Ω,额定功率为0.75W.

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9.图1中,(a)、(b)是某同学做观察水沸腾实验时看到气泡上升情况示意图,其中图b是水沸腾前的情况,当水温升至90℃时,每隔1min记录一次水温,4min后水开始沸腾,接着又观察记录了6min,然后移开酒精灯,停止加热,沸腾停止,记录数据如表
时间t/min0123456789
温度T/℃90929496989898989898
该同学根据观察现象,分析数据,归纳有如下发现:
(1)从记录的数据看出,实验中水的沸点是98℃,继续给沸腾的水加热,水的温度不变(“升高”、“不变”或“降低”).
(2)实验中水的沸点低于100℃,你认为可能是当地气压小于一个标准大气压
(3)如图2,水沸腾时产生的水蒸气把塞子推出,并冒“白气”,这充分说明水蒸气对木塞做功,水蒸气内能减小(填“增大”“不变”“减小”),温度降低.

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13.在物理学宏伟大厦建立过程中,涌现了许多杰出人物,真是群星闪烁,熠熠生辉.其中被人们誉为力学之父科学家是(  )
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