小李用如图的滑轮组匀速提升水中的重物.当 - 考试试题及答案解析 - 读趣百科
单选题

小李用如图的滑轮组匀速提升水中的重物.当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.已知重物A的重力为750N,体积为0.015m_,动滑轮重为120N,F$_1$:F$_2$=3:2.(不计绳重和摩擦,g取10N/kg)求:

(1)重物A浸没在水中时受到的浮力;

(2)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率;

(3)人的重力.

A
150N;83%;585N
B
151N;82%;585N
C
150N;81%;583N
D
150N;81%;580N

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)已知物体A重,利用重力公式求其质量,再利用密度公式求物体A的密度;

(2)根据F_浮=ρgV_排可求得重物A浸没在水中时受到的浮力;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {(G_A-F_浮)h}{(G_A-F_浮+G_动)h}$,

(4)当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;则F$_1$+$\frac {1}{2}$(G_A-F_浮+G_动)=G,当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.则F$_2$+$\frac {1}{2}$(G_A+G_动)=G,再根据F$_1$:F$_2$=3:2.即可求得结论.

解答:

解:(1)m_A=$\frac {G_A}{g}$=$\frac {750N}{10N/kg}$=75kg,

ρ_A=$\frac {m_A}{V_A}$=$\frac {75kg}{0.015m}$=5×10_kg/m_;

(2)重物A浸没在水中时受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.015m_=150N;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {(G_A-F_浮)h}{(G_A-F_浮+G_动)h}$×100%=$\frac {750N-150N}{750N-150N+120N}$×100%=$\frac {600N}{720N}$×100%≈83%,

(4)当重物A未露出水面之前,人对地面的压力为F$_1$;则F$_1$+$\frac {1}{2}$(G_A-F_浮+G_动)=G…①,

当重物A完全露出水面之后,人对地面的压力为F$_2$.则F$_2$+$\frac {1}{2}$(G_A+G_动)=G…②,

再根据F$_1$:F$_2$=3:2.解得G=585N.

答:(1)重物A的密度为=5×10_kg/m_;

(2)重物A浸没在水中时受到的浮力为150N;

(3)重物A未露出水面之前,滑轮组的机械效率为83%;

(4)人的重力为585N.

点评:

本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和运用,涉及到对物体的受力分析,知识点多、综合性强,属于难题!

举一反三
单选题

如图,物体重100N,圆柱形容器底面积为400cm_,内盛有65cm深的水,当用图中滑轮组将物体浸没在水中后,容器中水面上升到70cm,物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力).ρ_水=1.0×10_kg/m_,g取10N/kg.求:

(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强.

(2)物体浸没在水中时受到的浮力.

(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率.

A
400Pa;20N;83.2%
B
500Pa;10N;83.3%
C
500Pa;20N;83.3%
D
500Pa;20N;80.3%

题目答案

C

答案解析

分析:

(1)求出水面上升的高度,根据液体压强计算公式P=ρgh就可以计算出水对容器底增加的压强;

(2)物体浸没在水中时V_排=V_物,首先求出物体的体积,再根据阿基米德原理计算出物体受到的浮力;

(3)当物体完全浸没在水中时,根据滑轮组机械效率的计算公式和滑轮组的省力公式求出动滑轮的重力,再求出物体被拉出水面后滑轮组的机械效率.

解答:

解:(1)物体浸没在水中后,增加的深度:

h=70cm-65cm=5cm=0.05m;

增加的压强:

p=ρ_水gh=1.0×10_kg/m_×10N/kg×0.05m=500Pa.

(2)物体体积:

V_物=sh=400cm_×5cm=2000cm_=2×10_m_

∵浸没时V_排=V_物=2×10_m_

∴F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×2×10_m_=20N.

(3)浸没时,由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力,

∴η=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {(G_物-F_浮)h}{(G_物-F_浮+G_动)h}$×100%=$\frac {G_物-F_浮}{G_物-F_浮+G_动}$×100%

代入相关数据解得:G_动=20N

完全拉出水面后,与动滑轮相连的绳子段数是3,

∴拉力F′=$\frac {G_物+G_动}{3}$=$\frac {100N+20N}{3}$=40N,

此时滑轮组的机械效率:

η′=$\frac {W_有用}{W_总}$×100%=$\frac {G_物h}{F′s}$×100%=$\frac {G_物}{F′×3}$×100%=$\frac {100N}{40N×3}$×100%=83.3%.

答:(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强是500Pa.

(2)物体浸没在水中时受到的浮力是20N.

(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率是83.3%.

点评:

本题为力学综合题,考查了压强公式的应用、浮力的计算、同一直线上力的合成、使用滑轮组拉力和机械效率的计算,本题关键是明确物体出水前后机械效率的计算方法,属于难题.

单选题

在农村常有家庭挖井取水.小明同学用如图(甲)所示的滑轮组提土,他用20s的时间把重为120N的土从井中匀速提升5m,拉力做的功W随时间t的变化图象如图(乙)所示.求:

(1)有用功;

(2)滑轮组的机械效率;

(3)拉力的大小;

(4)拉力的功率.

A
500J;70%;160N;40W
B
600J;70%;80N;50W
C
600J;75%;80N;40W
D
600J;75%;160N;50W

题目答案

C

答案解析

分析:

(1)已知土的重力和上升的高度,根据W=Gh求出克服土的重力做的功,即为有用功;

(2)由乙图直接读出20s内拉力做的功即为总功,根据η=$\frac {W_有}{W_总}$求出滑轮组的机械效率;

(3)由图可知绳子的有效股数为2,根据s=nh求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出拉力的大小;

(4)根据P=$\frac {W}{t}$求出拉力的功率.

解答:

解:(1)有用功:

W_有=Gh=120N×5m=600J;

(2)由乙图可得:

W_总=800J,

滑轮组的机械效率:

η=$\frac {W_有}{W_总}$=$\frac {600J}{800J}$=75%;

(3)绳端移动的距离:

s=nh=2×5m=10m,

拉力的大小:

F=$\frac {W_总}{s}$=$\frac {800J}{10m}$=80N;

(4)拉力的功率:

P=$\frac {W_总}{t}$=$\frac {800J}{20s}$=40W.

答:(1)有用功为600J;

(2)滑轮组的机械效率为75%;

(3)拉力的大小为80N;

(4)拉力的功率为40W.

点评:

本题考查了功、功率、机械效率、拉力的计算,关键是明确有用功和总功以及从图象中读出总功.

单选题

某海港工人常用如图所示的滑轮组移动货物(已知图甲、图乙两滑轮组虚线框部分完全相同).现用图甲滑轮组拉着重4000N的集装箱,沿水平方向匀速运动40m,用时80s,钢绳自由端的拉力F做的功为16000J,此时该滑轮组的机械效率为75%(不计绳重及滑轮摩擦).求:

(1)绳自由端移动的速度;

(2)集装箱受到的摩擦力

A
1m/s;300N
B
2m/s;400N
C
1m/s;400N
D
2m/s;300N

题目答案

A

答案解析

分析:

(1)根据s=2h求出拉力移动距离,根据v=$\frac {s}{t}$求出绳子自由端移动速度;

(2)根据η=$\frac {W_有用}{W_总}$求出克服摩擦力做的有用功,根据W=fs求出摩擦力的大小.

解答:

解:(1)绳子移动距离s=2×40m=80m,

绳子自由端移动速度:v=$\frac {s}{t}$=$\frac {80m}{80s}$=1m/s;

(2)∵η=$\frac {W_有用}{W_总}$,

∴W_有用=η×W_总=16000J×75%=l2000J,

此题中拉动箱子时,克服摩擦力做的功为有用功,

∵W_有用=fs,

∴摩擦力:f=$\frac {W_有用}{h}$=$\frac {12000J}{40m}$=300N.

点评:

此题主要考查的是学生对速度、有用功、摩擦力的计算以及对滑轮组机械效率大小的分析的理解和掌握,难度不大.

单选题

在铁架台上固定一个由定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组,在绳子末端用竖直方向0.8N的拉力使2N重的物体匀速上升,下面说法正确的是(  )

A
滑轮组的机械效率是83.3%
B
滑轮组的机械效率是66.7%
C
绳端移动速度与物体上升速度相同
D
绳端移动速度是物体上升速度的两倍

题目答案

A

答案解析

分析:

要解决此题,最关键的是判断出此滑轮组由几段绳子承担物重.一个定滑轮和一个动滑轮可以组成由两段或三段绳子承担物重的滑轮组,然后根据拉力和物重的关系确定承担物重的绳子段数.

解答:

解:由一个定滑轮、一个动滑轮构成的滑轮组中,可由2段或3段绳子承担物重;

由于nF>G,即0.8N×n>2N,得:n>2.5,所以应由三段绳子承重,s=3h;

因此绳端上升的速度为物体上升速度的3倍,因此C、D错误.

滑轮组的机械效率为:η=$\frac {W_有用}{W_总}$=$\frac {Gh}{Fs}$=$\frac {2N×h}{0.8N×3h}$=83.3%,所以A正确、B错误.

故选A.

点评:

此题只告诉了动滑轮和定滑轮的个数,以及拉力和物重.我们需要根据滑轮组的基本知识来判断绳子的段数,从而得出滑轮组的机械效率.

单选题

A
对绳的拉力是20N
B
对绳的拉力的功率是16W
C
物体受摩擦力为148N
D
滑轮组的机械效率为90%

题目答案

C

答案解析

分析:


解答:


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