题目内容

15．如图所示是一艘海事打捞船正在打捞一沉入海底的物体，乙图是钢绳将物体竖直向上匀速提起的简化示意图，物体从海底被提升到离开海面一定距离的整个过程中速度均保持1m/s不变，从提升物体开始经过时间120s后物体刚好全部出水，已知物体的体积V=2m3，密度ρ=3×103kg/m3，已知物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的功率P=40KW，（忽略水的阻力和钢绳重量，海水的密度取ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：
（1）物体受到的重力；
（2）物体浸没时受到的浮力大小；
（3）物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的拉力；
（4）物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的功率；
（5）打捞处海水对海底的压强．

分析 （1）已知物体的体积V=2m3，密度ρ=3×103kg/m3，可求得其质量，然后可知其重力；
（2）利用F浮=ρgV排求得其所受浮力；
（3）物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的拉力F=G-F浮．
（4）根据物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的功率P=40KW，和物体开始经过时间120s后物体刚好全部出水，可求出整个过程中速度，当物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的拉力等于其重力，再利用W=Fv可求得物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的功率；
（5）已知物体开始经过时间120s后物体刚好全部出水，根据求出的钢绳提升物体的速度，利用s=vt可求得打捞处距海底的距离，再利用p=ρgh可求得打捞处海水对海底的压强．

解答 解：
（1）由ρ=$\frac{m}{V}$得物体的质量：
m=ρV=3×103kg/m3×2m3=6×103kg，
其重力G=mg=6×103kg×10N/kg=6×104N；
（2）物体浸没在水中所受浮力：
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N，
（3）物体浸没在水中，钢绳提升物体的拉力：
F=G-F浮=6×104N-2×104N=4×104N，
（4）因为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，
即4×104W=Fv，
4×104W=4×104N×v，
解得：v=1m/s，
因为物体从海底被提升到离开海面一定距离的整个过程中速度均保持不变，
所以物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的速度v=1m/s．
因为当物体全部离开水面后的上升过程中，钢绳提升物体的拉力等于其重力，
所以钢绳提升物体的功率：P=Gv=6×104N×1m/s=6×104W=60kW，
（5）由v=$\frac{s}{t}$得打捞处距海底的距离：
h=s=vt=1m/s×120s=120m，
则打捞处海水对海底的压强：
p=ρgh=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×120m=1.2×106Pa．
答：
（1）物体受到的重力为6×104N；
（2）物体浸没时受到的浮力大小为2×104N；
（3）物体浸没在水中的上升过程中，钢绳提升物体的拉力为4×104N；
（4）钢绳提升物体的功率为60kW；
（5）打捞处海水对海底的压强为1.2×106Pa．

点评 此题主要考查的是学生对速度、功、功率计算公式的理解和掌握，掌握功率变形公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv是解决此题的关键，属于难度较大的题目．

练习册系列答案
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17．如图所示，底面积为100cm2的圆柱形装水容器放在电子台秤上，台秤的示数为3kg，然后将一实心物块用细线悬挂在弹簧测力计上，当物块浸没在装水的容器中时，容器中水的深度由10cm上升到15cm（取g=10N/kg）
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6．我们生活在声音的世界里，声音无处不在，下列声音：①工厂车间机器的轰鸣声、②剧场里京剧表演的演奏声、③清晨，公园里小鸟的鸣叫声、④装修房子时的电钻声、⑤学生上课时，歌舞厅的音乐声、⑥山间小溪潺潺的流水声．其中属于噪声的是（　　）
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（1）先把凸透镜正对太阳光，移动凸透镜，在屏上得到一个亮点，如图1所示，此凸透镜的焦距是10cm．接着把蜡烛、凸透镜和光屏安装到光具座．

（2）在实验中有一个步骤是：调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使凸透镜中心、光屏中心和烛焰的中心在同一高度上，这样做的目的是使烛焰的像成在光屏中间．
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（4）利用凸透镜在光屏上已得到烛焰清晰的实像，此时如果用黑纸遮住凸透镜的下半部，则光屏上的像变暗了．（选填“变暗了”“缺一部分”或“没有了”）
10．下列数据中，不符合实际情况的是（　　）
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20．关于温度、热量、内能，下列说法正确的是（　　）
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7．如图所示的电路中，电源电压U=12V，电阻R1=12Ω，电阻R2=8Ω，求：
（1）只闭合S1，通过R1的电流；
（2）只闭合S2，通电20s的时间内电流通过R2产生的电热；
（3）当三个开关处于何种状态时，求整个电路消耗的电功率最大？并求出此时的最大电功率．
4．小芳在测定额定电压为2.5V小灯泡功率过程中，
（1）在连接电路的过程中，开关应该是断开；
（2）在实验过程中，通过调节滑动变阻器，使电压表的读数2.5V时，灯泡正常发光．此时，电流表示数为0.3A，则小灯泡的额定功率是0.75W；
（3）小芳同学联想到用伏安法测电阻的实验，对数据进行处理，计算出5次灯泡的阻值，如表所示．她又将5次阻值求平均，得到小灯泡的电阻为7.15Ω．你认为她这样做是否合理？不合理（填“合理”或“不合理”）．请说出你的理由灯泡的电阻为非线性原件，灯泡电阻随温度的变化而变化，所以不能用求平均值法求灯泡的电阻．
次数12345
电压（V）1.01.52.22.52.8
电流（A）0.220.240.280.300.32
电阻（Ω）4.556.257.868.338.75
5．在测额定电压为3.8V小灯泡（电阻大约为10Ω左右）额定功率的实验时，小明连接了如图甲所示的电路，其中电源电压为6V．
（1）请将实物电路连接完整（要求：滑动变阻器的滑片向左移动时小灯变亮）．
（2）若在连接电路时，有A（5Ω1A）、B（10Ω0.5A）和C（15Ω0.2A）三个滑动变阻器可共选择，则应该变阻器B（选填“A”、“B”或“C”）接入电路，才能保证实验顺利进行．
（3）小明合理连接好电路，闭合开关，发现无论怎样调节滑动变阻器灯泡都不亮，小明分析后确定是灯泡的故障．若电流表没有没有示数，电压表有示数，可以判断灯泡断路．
（4）在某次实验时，电压表出现了故障不能使用，小明向老师借了一只定值电阻R0（R0值已知），设计了如图乙所示的电路，继续测量额定电压为L额的小灯泡的额定功率．
①测量时，应闭合开关S和S1，调节滑动变阻器，当电流表的示数为$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$时，小灯泡正常工作．
②断开所有开关后，再将开关S和S2闭合，读出电流表的示数为I．
③算出小灯泡的额定功率P额=U额（I-$\frac{{U}_{额}}{{R}_{0}}$）（用I、U额和R0表示）．

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