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18.小阳站在地面,脚与地面的接触面积为S,且保持不变,用如图所示的滑轮组匀速提升水中重力为GA,体积为VA的物体A,在物体A未露出水面前,小阳对地面的压强是P1,使用滑轮组的机械效率是η1,水对物体的阻力、滑轮组轮与轴的摩擦、绳重和绳的伸长都忽略不计,水的密度为ρ.
(1)求人的重力G
(2)已知GA=735N、VA=1.5×10-2m3、ρ=1.0×103kg/m3.在物体A完全离开水面后.A被匀速提升的速度为0.2m/s,小阳对地面的压强是P2,使滑轮组的机械效率是η2.P1:P2=5:4,η1:η2=24:25,求动滑轮的重力G和小阳此时拉绳的功率.(g取9.8N/kg)

分析 (1)根据人处于平衡状态,由平衡条件和滑轮组的效率得出两个等式即可求出人的重力;
(2)知道物体A的重和体积,利用阿基米德原理求受到的浮力;
利用效率公式求η1=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{({G}_{A}-{F}_{浮})h}{({G}_{A}+{G}_{动}-{F}_{浮})h}$=$\frac{{G}_{A}-{F}_{浮}}{{G}_{A}+{G}_{动}-{F}_{浮}}$;
同理,拉动水面上的物体时,小阳对地面的压强p2=$\frac{{N}_{2}}{S}$=$\frac{{G}_{人}-{T}_{2}}{S}$,η2=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}$=$\frac{{G}_{A}h}{({G}_{A}+{G}_{动})h}$=$\frac{{G}_{A}}{{G}_{A}+{G}_{动}}$,
根据η1:η2=24:25求动滑轮重;
根据T2=$\frac{1}{3}$(GA+G)求T2的大小,再根据P=Fv求出功率.

解答 解:(1)对人,处于平衡状态,由平衡条件得:
T1+p1S=G------------------①
对滑轮组的效率有:${η_1}=\frac{{{G_A}-ρg{V_A}}}{{3{T_1}}}$--------------②
联立①②两式得:${G_人}=\frac{{{G_A}-ρg{V_A}}}{{3{η_1}}}+{P_1}S$.
(2)物体A的受到的浮力F=ρgVA=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1.5×10-2m3=147N.
当A在水面下时,对滑轮组的效率有:η1=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{({G}_{A}-{F}_{浮})h}{({G}_{A}+{G}_{动}-{F}_{浮})h}$=$\frac{{G}_{A}-{F}_{浮}}{{G}_{A}+{G}_{动}-{F}_{浮}}$=$\frac{735N-147N}{735N+{G}_{动}-147N}$=$\frac{588N}{588N+{G}_{动}}$;
当A被提出水面后,对滑轮组的效率有η2=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}$=$\frac{{G}_{A}h}{({G}_{A}+{G}_{动})h}$=$\frac{{G}_{A}}{{G}_{A}+{G}_{动}}$=$\frac{735N}{735N+{G}_{动}}$,
由于η1:η2=24:25,则
$\frac{588N}{588N+{G}_{动}}$:$\frac{735N}{735N+{G}_{动}}$=24:25;
解得:G=147N.
当A被提出水面后,小阳对滑轮组的拉力为T2=$\frac{1}{3}$(GA+G)=$\frac{1}{3}$×(735N+147N)=294N;
人拉绳的功率
P=T2v′=T2×3v=294N×3×0.2m/s=176.4W.
答:(1)人的重力${G_人}=\frac{{{G_A}-ρg{V_A}}}{{3{η_1}}}+{P_1}S$.
(2)动滑轮的重力G为147N,小阳此时拉绳的功率为176.4W.

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、压强公式、效率公式、功率公式、力的合成的掌握和运用,知识点多、综合性强,要求灵活运用所学知识,属于难题.

练习册系列答案
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1.某物理兴趣小组利用带有刻度尺的斜面、小车和数字钟“测量小车的平均速度”,如图所示,图中显示的是他们测量过程中的小车在甲、乙、丙三个位置及其对应时间的情形,显示时间的格式是“时:分:秒”.

(1)则小车在通过甲乙段的平均速度为0.125m/s,整段路程的平均速度为0.15m/s.
(2)小车全程是做匀速直线运动吗?为什么?不是匀速直线运动;因为小车通过甲乙段的平均速度和小车通过甲丙段的平均速度不相等.

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9.在“探究影响导体电阻大小的因素”实验中,同学们设计了如图所示电路.(a、b间接入不同导体)
(1)甲同学的猜想是:①电阻可能与导体的材料有关;
     乙同学的猜想是:②电阻可能与导体的温度有关;
     丙同学的猜想是:③电阻可能与导体的横截面积有关;
根据你掌握的电学知识,你认为:④电阻还可能与导体的导体的长度有关.
(2)现有金属材料甲和金属材料乙制成的各种不同规格的金属丝,规格如表所示.
编号材料长度/m横截面积/mm2
A金属甲10.2
B金属甲10.1
C金属乙10.1
D金属乙0.50.1
选用导线A和B进行实验,可以探究丙(选填“甲”、“乙”或“丙”)同学的猜想.要想探究猜想①应该选用B、C(选上面表格中的导线的字母代号)两根导线进行实验.
(3)甲、乙两位同学分别对电路作了如下的改进:甲把灯泡更换为电流表;乙在原电路中串联接入电流表.你认为乙同学的改进更好一些,理由是ab间电阻较小时,会导致电路中电流过大烧坏电路中的元件.

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6.一辆电动自行车的铭牌如图所示,已知自行车以最高速匀速行驶时所受阻力为车重和人重的0.05倍,求以最高速行驶半小时电动机牵引力做的功和电动自行车的效率.(车和人的总质量约为100kg)
电池12V3组
一次充电耗电1kW•h
整车质量40kg
最大载质量80kg
最高车速5m/s
充电一次行驶里程50km

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13.下面是一组有关声的实验,请正确作答:
(1)如图甲,将一只正在发声的音叉触及面颊有震感,该实验是用来探究A;
A.声音产生的原因;
B.决定音调的因素;
C.声音能否在空气中传播;
D.声音传播是否需要时间.
(2)如图乙,将正在发声的手机悬挂在广口瓶内,再把瓶内的空气逐渐的抽出,声音将变小,若瓶内已抽成真空,将听不到声音.这里采用了科学推理的实验方法.
(3)如图丙,将一把钢尺紧按在桌面上,一端伸出桌面适当的长度,拨动钢尺,就可听到钢尺振动发出的声音.逐渐增加钢尺伸出桌面的长度,用同样的力拨动钢尺,发现钢尺振动的频率逐渐变小,(选填“大或小”),发出声音的音调逐渐变低,这表明声音的音调与发声体振动的频率有关.

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3.在用电饭锅蒸包子时,透过玻璃罩可以看到包子较大,而实际上我们看到是包子的一个虚(选填“实”或“虚”)像,玻璃罩起到了放大(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的作用.

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10.如图甲所示,在“研究充水玻璃管中气泡的运动规律”实验中:
(1)实验中的起始点o点最好不选(选填“选”或“不选”)在管子的最底端处,是因为在开始的一小段距离里气泡作变速运动.
(2)若测得气泡从管子的底端运动到顶端的路程为56cm,所用的时间为7s,则在这个过程中气泡的平均速度为0.08m/s.
(3)下表为小芳同学在实验中测得的数据,请你根据她所测数据在图乙中画出s-t图象,从图象中可以看出:气泡的运动可以(选填“可以”或“不可以”)看做是匀速直线运动.
从O点开始的路程s/cm01020304050
从O点开始计时的时间t/s01.252.503.755.006.25
(4)为便于时间的测量,应使气泡在管内运动得较慢(选填”快”或“慢”).

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科目:初中物理 来源: 题型:选择题

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A.此滑轮组的机械效率是60%B.1s内绳自由端移动的距离是0.25m
C.拉力F做功的功率是100WD.动滑轮的重力是80N

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8.如图是反映的是A、B两种物质质量m与体积V的关系图象.现有一个空瓶,用该瓶装满A液体,测得其总质量为700g,若用该瓶装满B液体,测得其总质量为900g,求瓶子的质量.

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