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1.小雨要使用如图甲所示的滑轮组从水中提升一个体积为8×10-3m3、密度为2.5×103kg/m3的金属块,金属块的m-V图象如图乙所示(不计绳重和摩擦,g取10N/kg).
(1)在实验框(图丙)中画出金属块在水中受力的示意图.
(2)如果直接用手向上拉,在金属块露出水面前,金属块所受到的拉力是多大?(忽略水的粘带阻力)
(3)若该金属块未拉出水面时,人所施加的拉力是85N,求拉出水面后滑轮组的机械效率.(写出解题思路并解答)

分析 (1)金属块受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力的作用,由于静止,竖直向上的合力和竖直向下的重力属于平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上.
(2)根据金属块的密度和体积可求得其质量,再利用G=mg可求得其重力,利用FgV可求得其浮力,利用F=G-F可求得金属块所受到的拉力.
(3)知道绳端的拉力、物体的重力,可求得动滑轮的重力,根据η=$\frac{{G}_{物}}{{G}_{物}+{G}_{动}}$求出此时滑轮组的机械效率.

解答 解:(1)金属块静止在水中,因此过重心沿竖直向下和竖直向上的方向分别作重力、浮力以及拉力,分别用G、F、F表示,如下图所示:

(2)由ρ=$\frac{m}{V}$可得,金属块的质量m=ρV=2.5×103kg/m3×8×10-3m3=20kg,
G=mg=20kg×10N/kg=200N,
金属块所受到的浮力FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m3=80N,
金属块所受到的拉力F=G-F=200N-80N=120N,
(3)绳子自由端的拉力是:F=85N.
物体浸没在水中受到的浮力:F=80N.
物体和动滑轮有两段绳子承担,不计绳重和摩擦,所以F=$\frac{1}{2}$(G-F+G),
所以G=2F+F-G=2×85N+80N-G=200N.
则G=50N,
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$=$\frac{{G}_{物}h}{({G}_{物}+{G}_{动})h}$=$\frac{{G}_{物}}{{G}_{物}+{G}_{动}}$=$\frac{200N}{200N×50N}$=80%.
答:(1)见下图:
(2)金属块所受到的拉力是120N;
(3)拉出水面后滑轮组的机械效率为80%.

点评 不计绳重和摩擦,利用η=$\frac{{G}_{物}}{{G}_{物}+{G}_{动}}$计算机械效率是常用的方法,利用F=$\frac{1}{n}$(G+G)计算绳端的拉力是常用的方法.

练习册系列答案
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型号JYC-15B
额定电压220V
额定功率1500W
温度范围70℃~150℃
机体尺寸340×310×65cm
净重3.5kg
根据题意和铭牌提供的信息回答下列问题:
(1)根据题意找出电磁炉使用时涉及到的物理知识.(至少两条)
(2)在标准大气压下,要把锅内装有5kg、20℃的水烧开,水所需吸收的热量是多少?(c=4.2×103J/(kg•℃))
(3)要把上述水烧开,电磁炉正常工作需要20分钟,求此电磁炉烧水时的效率.(保留一位小数)

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(1)当变阻器滑片置于最左端,电路处于通电状态时通过R1的电流为4.5A. 
(2)当R1两端的电压为200V时,电热丝的电阻为45.5Ω. 
(3)调节变阻器滑片使R1两端的电压为200V,求此时电路的总功率. 
(4)将变阻器滑片置于最左端,闭合开关S,求电烤箱在10小时内消耗的电能.

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16.如图是我国第三代极地破冰船和科学考察船“雪龙”号.2014年3月,“雪龙”号在澳大利亚的珀斯港码头进行补救,共补给118吨油料、280吨淡水和十几吨蔬菜,然后驶向南印度洋进行海上救援行动.下列说法错误的是(  )
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B.雪龙号补给后,船底所受海水的压力增大
C.雪龙号加速前进时,浮力等于重力
D.雪龙号在行驶过程中,由于不同海域海水密度不同,则所受浮力不同

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