如图所示.一个底面积S=0.05m2.高h=0.2m的长方体形状的重物.某同学站在岸边拉动绳子的自由端.使重物从水底开始向上运动．假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动.并经历三个运动阶段:第一阶段.从重物在水底开始运动到重物的上表面刚露出水面．绳对重物的拉力F1=140N.用时t1=40s,第二阶段.从重物上表面刚露出水面到其下表面刚� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

19．

如图所示，一个底面积S=0.05m²、高h=0.2m的长方体形状的重物，某同学站在岸边拉动绳子的自由端，使重物从水底开始向上运动．假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动，并经历三个运动阶段：第一阶段，从重物在水底开始运动到重物的上表面刚露出水面．绳对重物的拉力F₁=140N，用时t₁=40s；第二阶段，从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时t₂=4s；第三阶段，从重物下表面离开水面后在空中上升．已知动滑轮所受重力G₀=60N，ρ_水=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg，不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，不考虑重物出水前后质量的变化．求：
（1）在第一阶段运动中，水对重物的浮力F_浮为多大？
（2）在第一阶段运动中，绳对重物做功W₁为多大？
（3）滑轮组在第一阶段运动中的机械效率η₁和在第三阶段运动中的机械效率η₃分别为多大？

分析（1）未露出液面，此时金属块排开水的体积与金属块的体积相等，由阿基米德原理可求出金属块的浮力；
（2）当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动，根据第一阶段和第二阶段升高所用的时间求出重物在第一阶段运动中金属块升高的高度，利用W=Fs求出绳对重物做的功．
（3）第一阶段，重物在水中，知道滑轮组对物体的拉力F₁，有用功W_有用1=F₁h，不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，总功W_总1=（F₁+G_动）h，利用效率公式求机械效率；
由于第一阶段绳对重物的拉力F₁=G-F_浮，可求滑轮重力G．第三阶段重物离开水面，有用功W_有用3=Gh，不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，总功W_总3=（G+G_动）h，利用效率公式求机械效率．

解答解：
（1）在第一阶段运动中，重物浸没在水中，则重物排开水的体积：
V_排=V=Sh=0.05m²×0.2m=0.01m³，
水对重物的浮力：F_浮=ρ_水V_排g=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N；
（2）在第二阶段，从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面，用时t₂=4s，此过程中上升的高度为物体的高h，
则重物上升的速度：v=$\frac{h}{{t}_{2}}$=$\frac{0.2m}{4s}$=0.05m/s；
由v=$\frac{s}{t}$可得，第一阶段重物上升的高度s=vt₁=0.05m/s×40s=2m，
绳对重物做的功：W=F₁s=140N×2m=280J．
（3）第一阶段，重物浸没在水中，动滑轮对物体的拉力F₁=140N，
有用功：W_有用1=F₁h，
不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，总功：W_总1=（F₁+G_动）h，
此时的机械效率：η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{{F}_{1}h}{（{F}_{1}+{G}_{轮}）h}$=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{G}_{轮}}$=$\frac{140N}{140N+60N}$×100%=70%；
由于第一阶段中绳对重物的拉力F₁=G-F_浮，则物重G=F₁+F_浮=140N+100N=240N，
第三阶段，重物离开水面，有用功：W_有用3=Gh，
不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力，总功：W_总3=（G+G_动）h，
该过程中滑轮组的机械效率：
η₃=$\frac{{W}_{有用3}}{{W}_{总3}}$=$\frac{Gh}{（G+{G}_{轮}）h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$=$\frac{240N}{240N+60N}$×100%=80%．
答：（1）在第一阶段运动中，水对重物的浮力F_浮为100N；
（2）在第一阶段运动中，绳对重物做功W₁为280J．
（3）滑轮在第一阶段运动中的机械效率η₁和在第三阶段运动中的机械效率η₃分别为70%、80%．

点评本题考查了阿基米德原理、速度和机械效率公式和公式变形的应用，难点是第二阶段，从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面所用的时间求出上升的速度，会用称重法计算出金属块的重力．

练习册系列答案

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	A．	橡胶不易导电--没有电荷
	B．	海水晒盐--蒸发结晶
	C．	高压锅--压强越大，液体沸点越高
	D．	吐鲁番的瓜果特别甜--吐鲁番的日照时间特别长且昼夜温差大

10．有一装有212个轮子的平板车将一台巨型变压器从福州魁岐码头运往福州北变电站，变压器与平板车的总质量约为4.43×10⁵kg，g取10N/kg．
（1）求变压器和平板车的总重；
（2）若每个轮子与地面的接触面积均为5×10^-2m²，则该平板车与地面接触的总面积多大？
（3）地面受到的压强多大？

7．

如图所示，甲、乙两圆柱形容器置于水平桌面上，甲容器的底面积比乙容器大，容器中装有质量相等的液体A、B，两个漂浮物M、N的质量也相等，物体排开液体的质量分别是m₁、m₂，两容器内底面受到液体的压强分别为p₁、p₂，则下列判断正确的是（　　）

p₁＜p₂m₁＜m₂

p₁＞p₂m₁=m₂

p₁＞p₂m₁＞m₂

p₁＜p₂m₁=m₂

14．

如图所示，探究光的反射定律时，将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直放在平面镜上，硬纸板由可以绕ON折转的E、F两块板组成．让一束光贴着硬纸板左侧的E板沿AO方向射到O点，在右侧F板上能看到反射光线OB．
（1）实验时从硬纸板前不同的方向都能看到入射光线，这是因为光在硬纸板上发生了漫（选填“镜面”或“漫”）反射，其中硬纸板的作用是显示光的传播路径，探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内．
（2）若将F板向后折转一定的角度，则在F板上不能（选填“能”或“不能”）看到反射光线，此时反射光线和入射光线在（选填“在”或“不在”）同一平面内．
（3）如果将光线沿着BO方向射向平面镜时，反射光线沿着OA方向射出，这说明在光的反射现象中，光路是可逆的．

4．下列说法正确的是（　　）

	A．	苹果从树上落向地面的过程中，重力对苹果做功，重力势能增大
	B．	处于静止的物体一定不受力的作用
	C．	风沿着窗外的墙面吹过时，窗口悬挂的窗帘会飘向窗外
	D．	第一个提出原子核式结构模型的科学家是汤姆孙

11．

如图所示，是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体匀速拉至井口的装置图．已知井深15m，物体重G=6×10³N，汽车重G_车=3×10⁴N，汽车匀速直线行驶拉绳子的力F=2.4×10³N，若汽车运动的速度为3m/s，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，求：
（1）将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做了多少功？滑轮组的机械效率为多少？（保留一位小数）
（2）汽车牵引力为多少？牵引力的功率为多少？

8．首先发现通电导体周围存在磁场的科学家是（　　）

9．空气射向水中时，它的折射光线如图所示，请画出入射光线．

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