分析 (1)知道质量,根据密度的变形公式即可求出石块的体积;根据G=mg求出石块的重力,然后根据阿基米德原理求出石块受到的浮力,再根据F=$\frac{1}{2}$(G石-F浮+G动)求出动滑轮的重力,再根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{G′h}{(G′+{G}_{动})h}$×100%求用此装置在空气中匀速提起10kg物体时的机械效率.
(2)知道压强,利用F=pS求人对地面的压力,人对绳子的拉力等于压力减去重力;利用F=$\frac{1}{2}$(G+G物)求动滑轮对物体的拉力,此时重物受到重力、动滑轮对重物的拉力和地面对它的支持力而处于静止,据此画出物体受力示意图;求出支持力,因为重物对地面的压力和地面对它的支持力是一对相互作用力,所以压力等于支持力,知道受力面积,可求重物对地面的压强.
解答 解:
(1)由ρ=$\frac{m}{V}$可知,石块的体积:
V石=$\frac{{m}_{石}}{{ρ}_{石}}$=$\frac{6kg}{3×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=2×10-3m3;
石块的重力:
G石=mg=6kg×10N/kg=60N;
石块受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV石=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N;
利用动滑轮提升物体时,提升物体绳子的条数n=2;
由F=$\frac{1}{2}$(G石-F浮+G动)可得:
G动=2F-G石+F浮=2×25N-60N+20N=10N;
用此装置在空气中匀速提起10kg物体时的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{G′h}{(G′+{G}_{动})h}$×100%=$\frac{10kg×10N/kg}{10kg×10N/kg+10N}$×100%≈90.9%.
(2)人对地面的压力为:
F人=pS人=2×104Pa×5×10-2m2=1000N,
所以人对绳子的拉力:
F'=F人-G人=1000N-600N=400N;
则动滑轮对物体的拉力为:
F拉=2F'-G动=2×400N-10N=790N,
此时重物受到重力、动滑轮对重物的拉力和地面对它的支持力而处于静止,物体受力如图所示:
所以F支=G重物-F拉力=300kg×10N/kg-790N=2210N,
因为重物对地面的压力和地面对它的支持力是一对相互作用力,所以F压=F支=2210N;
则重物对地面的压强为:
p=$\frac{{F}_{压}}{{S}_{物}}$=$\frac{2210N}{0.01{m}^{2}}$=2.21×105Pa.
答:(1)用此装置在空气中匀速提起10kg物体时的机械效率为90.9%;
(2)则此时重物对地面压强是2.21×105Pa;如上图所示.
点评 本题考查了密度公式的应用、机械效率的计算、压强的计算,涉及到的知识点较多,综合性强,难点在第二问,正确做出重物此时的受力示意图是关键.
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A. | 炽热的铁水具有内能,冰冷的铁块不具有内能 | |
B. | 物体吸收热量,温度一定升高 | |
C. | 汽车发动机用水做冷却物质,是因为水的比热容比较大 | |
D. | 天然气燃烧越充分,其热值越大 |
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