《滑轮组与压强浮力的综合计算》典型例题 - 人教版初二下学期物理 - 读趣百科

《滑轮组与压强浮力的综合计算》典型例题

1阅读解答

如图所示,质量为$\text{50kg}$的人站在地面上用滑轮组提升重$\text{100N}$的物体时,在$10\text{s}$内绳子自由端被匀速拉下$\text{6m}$.已知拉绳子的力$F$为$\text{60N}$,不计绳重和摩擦,则在此过程中,求:

题目答案

答案解析

暂无解析

人的重量.

主观题和计算题请自行在草稿纸上作答

题目答案

$500\text{N}$

答案解析

${{m}_{{人}}}=50\text{kg}$,${{G}_{{物}}}=100\text{N}$,$t=10\text{s}$,${{s}_{{绳}}}=6\text{m}$,${{F}_{{拉}}}=60\text{N}$,${{S}_{{接触面}}}=200\text{c}{{\text{m}}^{2}}\times 2=0.04{{\text{m}}^{2}}$.

人的重力:${{G}_{{人}}}={{m}_{{人}}}\cdot g=50\text{kg}\times 10\text{N}/\text{kg}=500\text{N}$.

动滑轮重.

主观题和计算题请自行在草稿纸上作答

题目答案

$20\text{N}$

答案解析

由图可知,承担重物的绳子段数$n=2$,不计绳重和摩擦,${{F}_{{拉}}}=\frac{1}{2}({{G}_{{物}}}+{{G}_{{动}}})$,即$60\text{N}=\frac{1}{2}\times (100\text{N}+{{G}_{{动}}})$,解得${{G}_{{动}}}=20\text{N}$.

物体上升的速度.

主观题和计算题请自行在草稿纸上作答

题目答案

$0.3\text{m}/\text{s}$

答案解析

由题知${{S}_{{绳}}}=2\text{h}$,$h=\frac{1}{2}{{S}_{{绳}}}=3\text{m}$.

即物体上升的高度$h=3\text{m}$.

则物体上升的速度:${{V}_{{物}}}=\frac{h}{t}=\frac{3\text{m}}{10\text{s}}=0.3\text{m}/\text{s}$.

若每只脚与地面的接触面积约为$\text{200c}{{\text{m}}^{2}}$,求人对地面的压强.

主观题和计算题请自行在草稿纸上作答

题目答案

$1.1\times {{10}^{4}}\text{Pa}$

答案解析

由于人站在地面上通过滑轮组拉物体时,对于人来说,人受到重力,绳子的拉力和地面对人的支持力,则${{F}_{{支}}}={{G}_{{人}}}-{{F}_{{拉}}}=500\text{N}-60\text{N}=440\text{N}$,而地面对人的支持力和人对地面的压力为一对相互作用力,大小相等,即${{F}_{{压}}}={{F}_{{支}}}=440\text{N}$,故人对地面的压强:$p=\frac{{{F}_{{压}}}}{{{S}_{{接触面}}}}=\frac{440\text{N}}{0.04{{\text{m}}^{2}}}=1.1\times {{10}^{4}}\text{Pa}$.

2多选题

用滑轮组将密度为$2.8\times {{10}^{3}}\operatorname{kg/m}^{3}$,质量为$56\text{kg}$金属块完全浸没在水中匀速提升$0.5\operatorname{m}$,加在绳子自由端的拉力是$F$,动滑轮重$120\operatorname{N}$,如图所示.不计绳重及摩擦, $g$取$10\text{N/kg}$,则下列说法正确的是(    )

A

金属块受到的重力与浮力是平衡力

B

拉力$F$做功$280\operatorname{J}$

C

金属块受到的浮力是$200\operatorname{N}$

D

滑轮组的机械效率是$75\%$

题目答案

CD

答案解析

(1)金属块的体积:$V=\frac{m}{\rho}=\frac{56\text{kg}}{2.8\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}}=0.02{{\text{m}}^{3}}$,

$\because $金属块完全浸没,

$\therefore $金属块受到的浮力:${{F}_{浮}}={{\rho}_{水}} g{{V}_{排}}={{\rho}_{水}} gV=1.0\times {{10}^{3}}\text{kg/}{{\text{m}}^{3}}\times 10\text{N/kg}\times 0.02{{\text{m}}^{3}}=200\text{N}$,故C正确;

(2)对金属块受力分析可知:受到竖直向上的拉力${{F}_{拉}}$和浮力${{F}_{浮}}$、竖直向下的重力$G$,$\therefore $金属块受到的重力与浮力不是平衡力,故A不正确;

(3)$\because $物体匀速上升,

$\therefore {{F}_{拉}}=G-{{F}_{浮}}=mg-{{F}_{浮}}=56\text{kg}\times 10\text{N/kg}-200\text{N}=360\text{N}$;

拉力$F$做的有用功:${{W}_{有用}}={{F}_{拉}}h=360\text{N}\times 0.5\text{m}=180\text{J}$,故B不正确;

(4)由滑轮组可知绳子的有效股数$n=2$,

$\therefore $滑轮组绳子的拉力:$F=\frac{1}{n}\left ({{F}_{拉}}+{{G}_{动}}\right)=\frac{1}{2}(360\text{N}+120\text{N})=240\text{N}$,

拉力做的总功:${{W}_{总}}=Fs=Fnh=240\text{N}\times 2\times 0.5\text{m}=240\text{J}$,

$\therefore $滑轮组的机械效率:$\eta =\frac{{{W}_{有用}}}{{{W}_{总}}}\times 100\%=\frac{180\text{J}}{240\text{J}}\times 100\%=75\%$,故D正确.

故选CD.