题目内容
【题目】如图所示,质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材,该滑轮组中动滑轮质量为5kg,当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时,石材仍沉在水底不动。工人继续增大拉力将石材拉起,在整个提升过程中,石材始终以0.2m/s的速度匀速上升,在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η1,当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η2,且η1:η2=63:65。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度ρ石=2.5103kg/m3,取g=10N/kg,求:
(1)当人用120N的力拉绳端时,岸边地面对人的支持力为多大?
(2)在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大值与最小值之比;
(3)当石材露出水面之前,人拉绳子的功率。
【答案】(1) 580N;(2) 29:21;(3) 130W
【解析】
工人的重力
G人=m人g=70kg10N/kg=700N
动滑轮的重力
G动=m动g=5kg×10N/kg=50N
未露出水面滑轮组的机械效率
η1== =
露出水面后滑轮组的机械效率
η2== =
由题知
η1: η2=:=63:65
即
: =63:65
将石块的密度和水的密度代入求得
V石=0.04m3
石块的重力
G石=m石g=ρ石V石g=2.5103kg/m310N/kg0.04m3=1000N
(1)地面对人的支持力
F=G人F拉=700N120N=580N
地面对人的支持力是580N。
(2)石材在水中,受到水的浮力,此时人的拉力最小,地面对人的支持力最大,石材受到的浮力
F浮=ρ水V排g=1103kg/m3×0.04m310N/kg =400N
由图可知,滑轮组与动滑轮相连的有3根绳子,即n=3,此时人的拉力
F拉1=(G石+G动F浮)=(1000N +50N 400N)=N
地面的支持力
F支1=G人F拉1=700NN=N
石材离开水面,此时人的拉力最大,地面对人的支持力最小。此时人的拉力
F拉2= (G石+G动)=(1000N +50N)=350N
地面的支持力
F支2=G人F拉2=700N350N=350N
地面对人的支持力的最大值与最小值之比
F支1:F支2=N:350N=29:21
地面对人的支持力的最大值与最小值之比为29:21。
(3)当石材露出水面之前F拉1=N,绳子移动的速度
v=30.2m/s=0.6m/s
人拉绳子的功率
P=F拉1v=N0.6m/s=130W
人拉绳子的功率为130W。
答:(1)当人用120N的力拉绳端时,岸边地面对人的支持力为580N;
(2)在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大值与最小值之比为29:21;
(3)当石材露出水面之前,人拉绳子的功率为130W。
【题目】小明同学利用如图甲所示的实验装置,进行“探究凸透镜成像规律”的实验,小明将凸透镜放在光具座50cm刻度处,蜡烛放在光具座10cm刻度处。点燃蜡烛进行实验,依次改变蜡烛的位置,移动光屏,直到找到清晰的蜡烛的像,记录的数据如下表。
(1)在1—6次实验中,所成的像都是倒立的实像,且随着像距的变大,所成的像______(填“变大”、“不变”或“变小”)。
(2)根据表格中的数据,小明也可得出:凸透镜的焦距是______ cm。
(3)如图乙所示,ab是光源S经平面镜反射后的反射光线,并经过凸透镜的焦点F,S'是光源S在平面镜中的像,请利用平面镜的成像特点确定光源S的位置,并完成反射光线ab的入射光线和经凸透镜后的折射光线
(________)
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
物距(cm) | 40 | 35 | 30 | 25 | 20 | 15 |
像距(cm) | 13.5 | 14 | 15 | 16.7 | 20 | 30 |
【题目】小彬用如图甲所示的实验器材探究“电流与电阻的关系”。电源电压恒为3V,滑动变阻器上标有“20Ω 2A”字样,阻值分别为5Ω、10Ω、20Ω、50Ω的定值电阻各一个。
(1)请你用笔画线代替导线,把图甲所示的实验电路补充完整。
(2)小彬5Ω定值电阻接入电路后,闭合开关,发现电流表有示数而电压表无示数,则电路中的故障可能是 (写出一种);排除故障后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片P,使电流表的示数如图乙所示,此时电路中的电流为 A。
(3)将5Ω定值电阻换成10Ω定值电阻,闭合开关,为了保持 表的示数不变,应将滑动变阻器的滑片P向 (选填“A”或“B”)移动,记录此时各表的示数。
(4)将10Ω定值电阻换成20Ω定值电阻,重复步骤(3)。
(5)实验记录的多组数据如下表所示。分析数据可得出结论:当电压一定时,通过导体中的电流与电阻成
比。
实验次数 | 定值电阻(Ω) | 电流表示数(A) |
1 | 5 | |
2 | 10 | 0.18 |
3 | 20 | 0.09 |
(6)实验结束后,小彬问老师在此实验中能否换用50Ω的定值电阻进行实验?老师指导小彬分析了不能更换的原因。你认为其原因是 。