分析 对动滑轮和物体做整体受力分析.
(1)根据题意求出圆柱体的体积,根据阿基米德原理求出圆柱体受到的浮力,根据密度公式和重力公式求出圆柱体的重力,由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s=nh求出绳端移动的距离,利用速度公式求出移动的速度,利用P=Fv求出绳子的拉力F,由力的平衡条件求出动滑轮的重力,当圆柱体露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N,此时的浮力最小值,也是液体对圆柱体向上的压力,根据p=$\frac{F}{S}$可求得压强p的最小值;
(2)根据平衡条件F浮+3F=G轮+GM求得拉力T的大小;
(3)根据η=$\frac{({G}_{M}-{F}_{浮})×h}{F×3h}$求得滑轮组的机械效率.
解答 解:对动滑轮和物体做整体受力分析,如左图,对定滑轮做受力分析如右图所示:
(1)圆柱体M的体积:
V=Sh=0.02m2×3m=0.06m3,
圆柱体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N,
圆柱体的重力:
GM=mg=ρVg=4.5×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=2700N,
由图可知,三段绳子承担总重,则绳端移动的距离:
s=3×(15m-3m)=36m,
拉力F移动的速度:
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{36m}{3×60s}$=0.2m/s,
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得,拉力的大小:
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{160W}{0.2m/s}$=800N;
由平衡条件可得:
F浮+3F=G轮+GM,
则动滑轮的重力:
G轮=F浮+3F-GM=600N+3×800N-2700N=300N,
当圆柱体露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N,此时的浮力最小值,
F浮最小=G动+GM-3F=300N+2700N-3×900N=300N,即液体对圆柱体向上的压力F1,
压强p的最小值:
p=$\frac{{F}_{1}}{S}$=$\frac{300N}{0.02{m}^{2}}$=1.5×104Pa;
(2)由力的平衡条件可得,拉力T的大小:
T=2F+G轮=1600N+300N=1900N;
(3)滑轮组的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{(G}_{M}-{F}_{浮})h}{F×3h}=\frac{2700N-600N}{800N×3}$=87.5%.
答:(1)压强p的最小值为1.5×104Pa;
(2)拉力T的大小为1900N;
(3)拉力F的大小为800N;
(4)滑轮组的机械效率为87.5%.
点评 本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、滑轮组拉力的计算方法、力的合成的掌握和运用,难度较大,易出错.
科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题
实验次数 | 1 | 2 | 3 |
电压/V | 1.5 | 2.1 | 2.8 |
电流/A | 0.1 | 0.14 |
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科目:初中物理 来源: 题型:解答题
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科目:初中物理 来源: 题型:填空题
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科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 电压表示数变小,电流表示数变大 | B. | 电流表、电压表示数均变小 | ||
C. | 电压表示数变大,电流表示数变小 | D. | 电流表、电压表示数均变大 |
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