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为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处.小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示.若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求:
(1)在1~2s内,若重物上升1.25m,拉力F做的功W.
(2)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.
(3)若绳子能承受的最大拉力是1500N,小李体重600N,他站在地面向下拉绳子使物体匀速上升,最大能提升多重的物体?

【答案】分析:由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h.
(1)由F-t图象得出在1~2s内的拉力F,由h-t图象得出重物上升的高度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用W=Fs求此时拉力做功;(2)由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,根据拉力和物体的重力,求出动滑轮的重力;由v-t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P===Fv求拉力做功功率,知道拉力F和物重G大小,以及S与h的关系,利用公式η=求滑轮组的机械效率.
(3)当绳子的拉力超过小李的体重时,他就会被拉起,所以要想站在地面向下拉绳子,绳子的最大拉力为600N,再根据动滑轮上的绳子段数求出物体的最大重力.
解答:解:(1)在1~2s内,拉力F1=50N,重物上升高度h1=1.25m;
拉力F的作用点下降的距离s2=3h1=3×1.25m=3.75m,
拉力做的功:
W=F1s2=50N×3.75m=187.5J;
(2)由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,v2=2.50m/s,拉力F2=40N,
动滑轮的重力为G=3F2-G=3×40N-100N=20N;
∵从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3,
∴拉力F的作用点下降的速度v2′=3v2=3×2.50m/s=7.5m/s,
拉力做功功率(总功率):
P=F2v2′=40N×7.5m/s=300W;
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%=×100%≈83.33%.
(3)绳子能承受的最大拉力是1500N,所以物体的最大重力为G=3F-G=3×600N-20N=1780N.
答:(1)在1~2s内,拉力F做的功为187.5J;
(2)在2~3s内,拉力F的功率为300W,滑轮组的机械效率为83.3%;
(3)最大能提升1780N的物体.
点评:本题是一道力学综合题,涉及到功、功率、机械效率的计算,能从题目提供的图中得出每秒内的相关信息是本题的关键.
练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

小明和小华在学习了液体压强后,用饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔如图甲,观察发生的现象.
(1)他们发现从小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是
b点的压强大于a点的压强
b点的压强大于a点的压强

(2)经过反复的试验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔距水面的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关.为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图乙所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大.你认为他们得出的结论
不合理
不合理

(合理/不合理),理由是
没有控制小孔到地面的高度H一定
没有控制小孔到地面的高度H一定

(3)为了确定水流射程起点O的位置,可以借助器材
重垂线
重垂线
,为了测量水流的射程s,需要测量工具
刻度尺
刻度尺

(4)他们实验测得数据如表:
实验序号 小孔高度H/m 小孔深度h/m 水流射程s/m
1 0.64 0.16 0.64
2 0.64 0.36 0.96
3 0.64 0.64 1.28
4 1.0 0.16 0.80
5 1.0 0.36 1.20
6 1.0 0.64 1.60
通过比较实验序号
1、2、3(或4、5、6)
1、2、3(或4、5、6)
(填三次)的数据,才能得到水流的射程s跟小孔距水面深度h关系的结论;
(5)通过实验数据的分析,可得出水流射程s跟小孔到地面高度H关系的结论是
当小孔高度H一定时,水流射程s随H的增大而增大
当小孔高度H一定时,水流射程s随H的增大而增大

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科目:初中物理 来源: 题型:解答题

小明和小华在学习了液体压强后,用饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔如图甲,观察发生的现象.
(1)他们发现从小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是______.
(2)经过反复的试验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔距水面的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关.为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图乙所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大.你认为他们得出的结论______
(合理/不合理),理由是______;
(3)为了确定水流射程起点O的位置,可以借助器材______,为了测量水流的射程s,需要测量工具______;
(4)他们实验测得数据如表:
实验序号小孔高度H/m小孔深度h/m水流射程s/m
10.640.160.64
20.640.360.96
30.640.641.28
41.00.160.80
51.00.361.20
61.00.641.60
通过比较实验序号______(填三次)的数据,才能得到水流的射程s跟小孔距水面深度h关系的结论;
(5)通过实验数据的分析,可得出水流射程s跟小孔到地面高度H关系的结论是______.

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科目:初中物理 来源:江苏期末题 题型:实验题

小明和小华在学习了液体压强后,用饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔如图甲,观察发生的现象。
(1)他们发现从小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是_____________________。
(2)经过反复的试验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔距水面的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关。为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图乙所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大。你认为他们得出的结论______ (合理/不合理),理由是____________________ ;
(3)为了确定水流射程起点O的位置,可以借助器材____________ ,为了测量水流的射程s,需要测量工具____________;
(4)他们实验测得数据如下表,通过比较实验序号_________(填三次)的数据,才能得到水流的射程s跟小孔距水面深度h关系的结论;
(5)通过实验数据的分析,可得出水流射程s跟小孔到地面高度H关系的结论是___________________ 。

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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

1.用托盘天平称物体质量时,物体应放在天平的_______盘中,如果发现指针偏向分度盘的左侧,应该_______(填“增加”或“减少”)砝码.

2.自行车车轮的外表面都有凹凸不平的花纹,这是为了_______,菜刀的刀刃要做得很薄,这是为了_______. 

3.在百米跑训练中,测得一短跑运动员起跑后5 s跑完34 m,即可达到最大速度11 m/s,以后保持这一速度跑完全程,则这名运动员这次百米跑的成绩(时间)是_______s,他百米跑的平均速度为_______m/s.

4.沿直线运动的物体在一直线上的两个力作用下,其运动的速度越来越小,那么这两个力的合力大小一定_______零.(选填“大于”“小于”“等于”),合力的方向与运动的方向_______.

5.木块的密度是0.6 g/cm3,冰块的密度是0.9 g/cm3,若它们的体积相等,都漂浮在水面上,则木块受到的浮力_______冰块受到的浮力,木块露出水面的体积_______冰块露出水面的体积.(选填“大于”“小于”“等于”)

6.下列实物属于哪种简单机械:

  (1)操场上旗杆顶端的小轮属于_______                                                                                                                        

  (2)码头上起重机吊钩上方的铁轮属于_______                                                                                                

  (3)家用缝纫机的脚踏板属于_______                                                                                                                

7.将以下做法中用到的主要物理知识分别填在题后的横线上(简要写出物理知识的内容)

  拦河坝总是下部宽上部窄_______                                                                                                                                

  用吸管将杯中的饮料吸入口中_______                                                                                                                        

  自行车的轴承上要经常加油_______                                                                                                                                

  把斧柄的一端在水泥地面撞击几下,斧头就牢牢地套在斧柄上_____________________                                        

8.汽车如果空载和满载时都以相同的速度行驶,空载时具有的动能_______满载时的动能,停在山顶上的卡车具有的重力势能_______该车在山下时具有的重力势能.(填“大于”“等于”或“小于”)

9.把一个空杯子底朝上竖直按入水中,随着杯子没入水中深度的增加,杯中空气的压强_______体积_______.

10.甲、乙两支完全相同的试管,内装密度相等的同种液体,甲管竖直放置,乙管倾斜放置,两管液面相平,如图所示,设液体对两试管底的压强分别为p和p,则p____p(填“大于”“等于”或“小于”)

11.用50 N的水平拉力拉着重为200 N的小车沿水平道路在1 min内前进60 m,则拉力做的功为_______J,拉力的功率为_______ W.

  12.某高层楼房中,五楼水龙头出水口的水的压强是2.5×105 Pa,那么比它高12 m的九楼的出水口的水的压强是_______,比它低12 m的底楼水龙头出水口的压强是_______Pa.(g=10 N/kg)

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科目:初中物理 来源:2009-2010学年江苏省扬州市江都市八年级(下)期末物理试卷(解析版) 题型:解答题

小明和小华在学习了液体压强后,用饮料瓶做了如图所示的实验,在饮料瓶中灌满水,然后在瓶的a、b处各扎一个小孔如图甲,观察发生的现象.
(1)他们发现从小孔b中射出水流的速度比小孔a中的大,你认为其原因是______.
(2)经过反复的试验,他们发现从小孔中射出水流的射程s(从小孔处到落地点的水平距离OA)跟小孔距水面的深度h和小孔到地面的高度H这两个因素有关.为了研究水流的射程s与h、H之间的关系,他们将饮料瓶放置在水平桌面边缘,看到如图乙所示的现象,由此他们得出了结论:小孔距水面的深度h越大,水流的射程越大.你认为他们得出的结论______
(合理/不合理),理由是______;
(3)为了确定水流射程起点O的位置,可以借助器材______,为了测量水流的射程s,需要测量工具______;
(4)他们实验测得数据如表:
实验序号小孔高度H/m小孔深度h/m水流射程s/m
10.640.160.64
20.640.360.96
30.640.641.28
41.00.160.80
51.00.361.20
61.00.641.60
通过比较实验序号______(填三次)的数据,才能得到水流的射程s跟小孔距水面深度h关系的结论;
(5)通过实验数据的分析,可得出水流射程s跟小孔到地面高度H关系的结论是______.

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