题目内容
【题目】最近,中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片.纪录片中,实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江,并在门窗紧闭的车中,尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生,惊心动魄.为了确保实验人员的安全,摄制组精心设计了紧急救援装置,用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车.现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟紧急救援落水汽车.实验中用实心圆柱体A代替小车,已知A的体积为0.12m3 , 质量为210kg.(g取10N/kg,设整个过程A均为匀速运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响.)
(1)求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为 60%.那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?
(3)若A完全打捞出水面后,以0.5m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率.
(4)从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中,滑轮组机械效率如何变化?请简述理由.
【答案】
(1)解:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m3=1200N
(2)解:A的重力为:
G物=m物g=210kg×10N/kg=2100N
A在水中时η=60%,则:
W有=(G物﹣F浮)h
W总=(G物﹣F浮)h+G动h
又∵η=60%
∴ =60%
即 =60%
解得:G动=600N
由图知,滑轮组由5段绳子承担物重,
∴A完全出水后,钢绳拉力F= = =540N
(3)解:物体上升速度为0.5m/s,所以绳端移动速度为v=5×0.5m/s=2.5m/s;
则P= = =Fv=540N×2.5m/s=1350W
(4)解:A从上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中,A受到的浮力在减小,绳子对A的拉力在增大,滑轮组对A做的有用功在增加.在额外功一定的情况下,整个过程滑轮组的机械效率在变大
【解析】(1)根据公式F浮=ρ液gV排进行计算;(2)当物体在水中时,有用功是克服(G﹣F浮)做的功,总功是拉力F做的功,根据此时的机械效率计算出动滑轮的重力,可根据F= (G物+G动)计算出A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F;(3)根据公式P= = =Fv计算F的功率;(4)根据影响滑轮组机械效率的因素被提升物体的重力进行分析.
【考点精析】本题主要考查了阿基米德原理和滑轮(组)的机械效率的相关知识点,需要掌握阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力.这个规律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排;关于滑轮组机械效率的计算:W有用 = G·h;W总 = F·s; s = n·h (1)η=W有用 / W总 (2)η= W有用 / W总 = Gh/Fs = Gh/nFh = G/(nF)才能正确解答此题.
【题目】某化学兴趣小组的学生研究过量的炭粉与Fe2O3在高温条件下反应的气体产物成分.探究过程如下:
(1)提出假设:气体产物全部是CO2.
(2)查阅资料:a.氮气不能与炭粉及Fe2O3反应.
b.高温下可以发生下列反应:2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑,C+CO22CO
(3)设计方案:将一定量氧化铁在隔绝空气的环境下与过量炭粉充分反应.用实验中实际测得产生气体的质量,与理论计算得到的CO2的质量进行比较.
(4)实验装置:如图所示.
(5)实验操作:
①称量:反应前Fe2O3的质量3.20g;炭粉的质量2.00g;玻璃管C的质量48.48g.反应后玻璃管与残留固体共52.24g.
②加热前先通一段时间氮气,再夹紧弹簧夹T,点燃酒精喷灯加热.
(6)问题分析:①用酒精喷灯而不用酒精灯的目的是 .
②加热前先通一段时间氮气的目的是 .
③理论计算:若氧化铁与炭粉反应的气体产物全部是CO2,求3.20g氧化铁完全反应时生成CO2的质量.(写出计算过程)
④根据实验数据计算实验中实际获得气体的质量.(写出计算过程)
(7)结论:原假设 (能、不能)成立,理由是 .
(8)兴趣小组成员小聪想到家里新换的水龙头.他从说明书上了解到该水龙头是铜质镀铬.好奇的小聪想探究铬(Cr)与常见金属铁、铜的活动性强弱,请你参与.
【作出猜想】
猜想1:Cr>Fe>Cu;
猜想2:Fe>Cu>Cr;
猜想3:你的猜想是 .
【查阅资料】
①铬是银白色有光泽的金属,在空气中其表面能生成抗腐蚀的致密的氧化膜.
②铬能与稀硫酸反应,生成蓝色的硫酸亚铬(CrSO4)溶液.
【设计与实验】
小聪同学取大小相等的三种金属片,用砂纸打磨光亮;再取三支试管,分别放入等量的同种稀硫酸.
实验 | 试管1 | 试管2 | 试管3 |
实验 操作 | |||
实验 现象 | 铁片表面产生气泡较慢,溶液变为浅绿色 | 铬片表面产生气泡较快,溶液变成为蓝色 | 铜表面无气泡 |
【结论与解释】
①小聪得到的结论是猜想 正确.
②实验前用砂纸打磨金属片的目的是 .
【知识运用】
将铬片投入FeSO4溶液中,反应 (填“能”或“不能”)进行.若能进行,请你写出化学方程式 .