题目内容
【题目】如图甲所示,装有水的圆柱形容器,横截面积为S,用轻质细绳将一木块与容器底部相连后浸没在水中,此时绳子受到的拉力为T,松开绳子后,将一质量为m的金属块放在木板上,当木块和金属块处于静止时,金属块有的体积露在外面,如图乙所示,求:
(1)对乙图中的金属块进行受力分析,画出受力的示意图;
(2)金属块的密度为多少;
(3)从甲图到乙图的过程中对容器底部压强的变化量是多少。
【答案】(1)(2)(3)。
【解析】
(1)由于金属块处于静止状态,则受重力G、木块对它的支持力F和浮力F浮的作用;如图:
(2)用轻质细绳将一木块与容器底部相连后浸没在水中时,木块受浮力、重力和拉力的作用;
则F浮木=G木+T,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
剪断细线后,木块和金属块漂浮在水面上时,则木块和金属块受浮力和重力作用,根据漂浮条件可知:
F浮木+F浮金属=G金属+G木,
即:F浮木+F浮金属=mg+G木,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
所以,①②两边的等式相减可得:
F浮金属=mg﹣T;
由于F浮金属=ρ水gV排金属=ρ水g(V金属﹣V金属)=ρ水g×V金属=ρ水g××,
所以,ρ水g××=mg﹣T,
则ρ金属=;
(3)甲图中液体对底部的压力为F甲=G水+F浮木,
乙图中液体对底部的压力为F乙=G水+F浮木+F浮金属,
则从甲图到乙图的过程中,液体压力的变化:
△F=F乙﹣F甲=G水+F浮木+F浮金属﹣(G水+F浮木)=F浮金属=mg﹣T,
所以△p==。
【题目】某小组同学在用杠杆测定机械效率的实验中
(一)小敏用如图所示的实验装置测定杠杆的机械效率。实验时,竖直向上匀速拉动弹簧测力计,使挂在杠杆下面的钩码缓缓上升。
(1)实验中,测力计的示数F为______N,钩码总重G为1. 0N,钩码上升高度h为0.1 m时,C点上升了30cm,则杠杆的机械效率为________%。
(2)实验中若提升的钩码重一定,则影响杠杆机械效率的主要因素是______________。
(3)若只将钩码的悬挂点由A移至B,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将_________(选填“变大”、“变小”或“不变”) 。
(二)小王用如图所示的另一实验装置测量杠杆的机械效率。O为杠杆的转轴,不计摩擦。实验时,给B端施加竖直向下的力,使挂在杠杆A端的钩码缓缓上升。(图中杠杆为质量分布均匀的直棒)下表是提升物体时采集到的数据:
实验序号 | 物重G(N) | 拉力(N) | A端上升的高度h/m | B端下降的高度s/m | 杠杆的效率 |
1 | 2 | 5 | 0.04 | 0.02 | |
2 | 4 | 9 | 0.04 | 0.02 | 89% |
3 | 2 | 5 | 0.06 | 0.03 | 80% |
4 | 6 | 13 | 0.04 | 0.02 | 92% |
(1)第①组实验中,杠杆的机械效率为_________。
(2)由________三组实验,可以初步得出的结论:相同的杠杆,提升的物体越重效率越高。
(3)该实验中杠杆的效率总小于100%的原因是杠杆有自重,分析实验数据可知道杠杆的自重为_______N。