题目内容
【题目】如图是工人将重160N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3m,用时3s,工人的拉力为50N,工人质量为50kg。(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)
(1)求工人放绳的速度。
(2)求滑轮组的效率η1
(3)如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为η2,已知η1:η2=4:3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g=10N/kg)。求当物体完全浸没水中后,工人对地面的压力。
【答案】(1)4m/s。(2)80%;(3)525N
【解析】
(1)根据题意知道,物体下降速度是:v=h/t=3m/3s=1m/s;
由图知道滑轮组的有效绳子段数是n=4,所以工人放绳的速度是:v绳 =4v物 =4×1m/s=4m/s;
(2)因为n=4,所以绳子运动距离是:s=4h=4×3m=12m;
工人放绳子的有用功是:W有用=Gh=160N×3m=480J;
放绳子的总功是:W总 =Fs=50N×12m=600J;
所以,滑轮组的效率是:η1 =W有用/W总×100%=480J/600J×100%=80%;
(3)物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F=(G动+G)/n知道,动滑轮重力是:G动=4F-G=4×50N-160N=40N;
又因为η1:η2 =4:3,所以物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率是:η2 =3η1/4 =3/4×80%=60%;
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率是:η2 =W′有用/W′总=F拉物h/F拉物h+G动h=F拉物/F拉物+40N=60%,解得F拉物 =60N;
当完全入水后,动滑轮受到重物向下的拉力、自身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可知:4F绳=F拉物+G动,故人对绳子的拉力是:F绳=(F拉物 +G动)/4=(60N+40N)/4=25N,
此时人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,由于物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;而人的重力是:G人=m人 g=50kg×10N/kg=500N,人受到竖直向上的支持力是:F支 =G人 +F绳=500N+25N=525N,根据物体间力的作用是相互的知道,则人对地面的压力是525N。
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【题目】小明用压强计做“探究影响液体压强大小的因素”实验。
(1)如图所示压强计是通过U形管中液面的_______来反映被测压强大小的。使用前应检查装置是否漏气,方法是用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置______(选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)下表是小明同学利用如图所示的实验装置探究液体压强规律时所测得的部分数据。
实验次数 | 深度h/cm | 橡皮膜朝向 | U形管液面 差Δh/cm |
1 | 3 | 朝上 | 2.6 |
2 | 6 | 朝上 | 5.4 |
3 | 9 | 朝上 | 8.2 |
4 | 9 | 朝下 | 8.0 |
5 | 9 | 朝左 | 8.2 |
6 | 9 | 朝右 | 8.2 |
①比较序号1、2、3的实验数据,可得出的结论是:液体内部压强大小与______有关;
②比较序号_____、_____、_____的实验数据,可得出的结论是:在同一深度,液体向各个方向的压强相等;实验所得的数据有一组是错误的,其实验序号为_____。
(3)完成上述实验后老师又要求小明同学将桌面上两杯没有标签的清水和盐水区分开,于是小明同学将压强计的金属盒先后浸入到两杯液体中,如图(a)和(b)所示。他发现图(b)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(b)杯子中盛的是盐水。①你认为小明的结论是_____(选填“可靠的”或“不可靠的”);②简要说明理由: