小强身体质量是60kg.当他用如图所示滑轮组匀速提升浸没在水中的物体A时.他每只脚与地面的接触面积是200cm2.对地面的压强是1.4×104Pa．当他把物体A提升2m时.对物体A做功120J.不计绳重.滑轮摩擦及水的阻力．求:(1)动滑轮重,(2)若物体A完全露出水面后匀速上升.与物体A浸没在水中匀速上升相比.小强对地面的压强变化了150Pa.则物体A的� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

题目内容

16．

小强身体质量是60kg，当他用如图所示滑轮组匀速提升浸没在水中的物体A时，他每只脚与地面的接触面积是200cm²，对地面的压强是1.4×10⁴Pa．当他把物体A提升2m时，对物体A做功120J，不计绳重、滑轮摩擦及水的阻力．（g取10N/kg）求：
（1）动滑轮重；
（2）若物体A完全露出水面后匀速上升，与物体A浸没在水中匀速上升相比，小强对地面的压强变化了150Pa，则物体A的密度；
（3）物体A浸没在水中和在空气中时滑轮组的机械效率之比．

分析（1）知道压强和接触面积，利用F=pS求人对地面的压力，因为小强对地面的压力等于小强的重力减去拉力F，可求小强对绳子的拉力；由题知，当他把物体A提升2m时，对物体A做功120J，即F_拉h=120J，可求滑轮组对物体的拉力，不计绳重、滑轮摩擦及水的阻力，F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_轮），据此可求动滑轮重力；
（2）物体A浸没在水中匀速上升时，利用F=$\frac{1}{2}$（G+G_轮-F_浮）求对地面的压力；物体A完全露出水面后匀速上升时，F₂=$\frac{1}{2}$（G+G_轮），可求对地面的压力；而△F=△pS，据此可求物体受到的浮力；而F_拉=G-F_浮，可求物体A重力，再利用G=mg求物体的质量；利用阿基米德原理求物体A的体积，利用密度公式求物体的密度；
（3）物体A浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{（G+{G}_{轮}-{F}_{浮}）h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{G+{G}_{轮}-{F}_{浮}}$；物体A完全露出水面后，匀速上升时，滑轮组的机械效率η₂=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}$=$\frac{Gh}{（G+{G}_{轮}）h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$，据此可求η₁：η₂．

解答解：
（1）由p=$\frac{F}{S}$得人对地面的压力：
F_压=pS=1.4×10⁴Pa×200×10^-4m²×2=560N；
小强的重力：
G_人=mg_人=60kg×10N/kg=600N，
因为小强对地面的压力等于小强的重力减去拉力F，
所以小强对绳子的拉力：
F=G_人-F_压=600N-560N=40N；
由题知，当他把物体A提升2m时，对物体A做功120J
即：F_拉h=120J，
F_拉×2m=120J，
所以F_拉=60N，
因为F=$\frac{1}{2}$（F_拉+G_轮），
所以G_轮=2F-F_拉=2×40N-60N=20N；
（2）物体A浸没在水中匀速上升时，F₁=$\frac{1}{2}$（G+G_轮-F_浮），对地面的压力F_压1=G_人-F₁=G_人-$\frac{1}{2}$（G+G_轮-F_浮），
物体A完全露出水面后匀速上升时，F₂=$\frac{1}{2}$（G+G_轮），对地面的压力F_压2=G_人-F₂=G_人-$\frac{1}{2}$（G+G_轮），
小强对地面的压强变化了150Pa，即△p=$\frac{△F}{S}$=150Pa，
△F=150Pa×S=150Pa×200×10^-4m²×2=6N，
即F_压1-F_压2=G_人-$\frac{1}{2}$（G+G_轮-F_浮）-[G_人-$\frac{1}{2}$（G+G_轮）]=6N，
$\frac{1}{2}$F_浮=6N，
F_浮=12N，
因为F_拉=G-F_浮=60N，
所以G=60N+F_浮=60N+12N=72N，
物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{72N}{10N/kg}$=7.2kg；
物体的体积V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{12N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=1.2×10^-3m³，
物体的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{7.2kg}{1.2{×10}^{-3}{m}^{3}}$=6×10³kg/m³；
（3）物体A浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η₁=$\frac{{W}_{有用1}}{{W}_{总1}}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{（G+{G}_{轮}-{F}_{浮}）h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{G+{G}_{轮}-{F}_{浮}}$=$\frac{72N-12N}{72N+20N-12N}$=$\frac{3}{4}$，
物体A完全露出水面后，匀速上升时，滑轮组的机械效率：
η₂=$\frac{{W}_{有用2}}{{W}_{总2}}$=$\frac{Gh}{（G+{G}_{轮}）h}$=$\frac{G}{G+{G}_{轮}}$=$\frac{72N}{72N+20N}$=$\frac{18}{23}$，
η₁：η₂=$\frac{3}{4}$：$\frac{18}{23}$=23：24．
答：（1）动滑轮重为20N；
（2）物体A的密度为6×10³kg/m³；
（3）物体A浸没在水中和在空气中时滑轮组的机械效率之比为23：24．

点评本题考查了使用滑轮组有用功、总功、机械效率的计算，还涉及到压强公式、阿基米德原理、密度公式的应用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用相关公式！

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3．（1）如图甲所示，重量为5N的小球正沿斜面滚下，画出小球所受重力的示意图．
（2）如图乙所示，请画出物体受到的浮力的示意图．

4．小明探究凸透镜的成像规律，凸透镜焦距是10cm，实验桌上备有凸透镜和凹透镜各一块，必须先从中选出凸透镜，请你帮他设计一种挑选方案：
（1）组装并调整器材时，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上．
（2）当蜡烛离凸透镜15cm时，烛焰在屏上所成清晰的像是放大（放大/等大/缩小）、倒立（正立/倒立）的实（实/虚）像，此时除记录物距和像距．
（3）光屏上得到清晰的像后，将烛焰远离透镜，要在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向靠近（靠近/远离）透镜的方向移动．
（4）将凸透镜对着窗户，移动光屏，屏上出现了窗外景物的像，像是倒立（正立/倒立）的，此时凸透镜到光屏的距离约为10cm．
（5）实验开始时小明将点燃的蜡烛、凸透镜的位置先固定下来，巧合的是无论怎样移动光屏，在光屏中心都只能看到一个大小不变的圆形光斑，原因是烛焰刚好在凸透镜的焦点处．
（6）把凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜．给“眼睛”戴上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，如图所示．若取下近视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏靠近（选填“远离”或“靠近”）透镜．

11．将下列所述物体准确地填入空格内（填写序号）：
（A）筷子（B）羊角锤（C）酒瓶扳手（D）剪铁丝的剪子
（E）夹蛋糕用的夹子（F）人的前臂（G）天平
其中省力杠杆为（B）（C）（D），费力杠杆为（A）（E （F），等臂杠杆为（G）．

1．以下几种杠杆类工具，在正常使用时属于省力杠杆的是（　　）

（1）如图甲所示，在水平管道前放一平面镜可以使倾斜向下的光线水平射向入眼，在图中画出平面镜；
（2）如图乙所示，光从空气斜射入水中发生折射的同时，还在水面发生反射，在图中画出法线，并用箭头标出各条光线的传播方向．
（3）如图丙所示，F为凸透镜的焦点，根据图示的入射光线画出相应的折射光线．

5．如图所示，在两个靠得较近的小车上分别放一块磁铁，同时松手后观察到的现象是（　　）

	A．	两车都向左运动		B．	两车都向右运动
	C．	一车先运动、另一车后运动		D．	甲车向左运动、乙车向右运动

6．下列说法中正确的是（　　）

	A．	固体和液体都很难被压缩，说明分子间只存在斥力
	B．	冰和松香在熔化过程中，温度都升高
	C．	扩散现象说明物质的分子在永不停息地作无规则运动
	D．	温度高的物体，内能一定大

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