题目内容
4．
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．
分析 （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=$\frac{1}{n}$（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=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv计算F的功率．
解答 解：（1）F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m3=1200N；
（2）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
由于η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{（{G}_{物}-{F}_{浮}）h}{（{G}_{物}-{F}_{浮}）h+{G}_{动}h}$=$\frac{{G}_{物}-{F}_{浮}}{{G}_{物}-{F}_{浮}+{G}_{动}}$，
所以G动=$\frac{{（G}_{物}-{F}_{浮}）（1-η）}{η}$=$\frac{（2100N-1200N）（1-60%）}{60%}$=600N
由图知，滑轮组由5段绳子承担物重，
则A完全出水后，钢绳拉力F=$\frac{{G}_{物}{+G}_{动}}{5}$=$\frac{2100N+600N}{5}$=540N；
（3）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；
由于P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，所以P=Fv=540N×2.5m/s=1350W．
答：（1）求A完全浸没在水中时受到的浮力是1200N；
（2）A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为540N；
（3）若A完全打捞出水面后，岸上钢绳拉力F的功率为1350W．
点评 此题考查了有关浮力、滑轮组的机械效率及功率的计算，将机械效率与浮力结合，在计算机械效率时注意A在水中与在水面上的有用功的变化，解决此题的关键是求出动滑轮的重力．
猜想①：在温度不变时，导体的电阻与导体的材料有关；
猜想②：在温度不变时，导体的电阻与导体的长度有关；
猜想③：在温度不变时，导体的电阻与导体的横截面积有关．
供她选择的导体如下表所示：
| 序号 | 材料 | 长度（m） | 横截面积（mm2） | 电流（A） |
| A | 镍铬合金 | 0.8 | 0.5 | 0.1 |
| B | 锰铜 | 0.8 | 1 | 0.3 |
| C | 锰铜 | 0.8 | 0.5 | 0.2 |
| D | 锰铜 | 1.2 | 0.5 | 0.25 |
（1）要验证猜想①，小芳同学应选择的两段导体是A和C；
（2）要验证猜想②，小芳同学应选择的两段导体是C和D；
（3）要验证猜想③，小芳同学应选择的两段导体是B、C，则可以得到的结论是：导体的材料、长度相同时，导体的横截面积越小电阻越大；
（4）这种物理研究方法，通常叫做控制变量法．
如图所示是贵州省部分中小学投入使用的新型安全校车，这种校车的性能完全符合校车12项安全标准．中考期间，实验中学的学生乘坐这种新型安全校车到外校的考点参加考试，校车先以36km/h的速度匀速行驶，1h后通过全程的一半，接下来要想在40min内到达目的地，问
如图所示的电路图，其中R1=12Ω，R2=6Ω，闭合开关后，通过R1的电流为2A，求：
如图是小明自制电子秤的原理示意图．托盘、轻弹簧上端和金属滑片P固定一起（弹簧的电阻不计）．