题目内容
8．
质量为1kg的平底空水桶，底面积为700cm2，水桶内装有30cm深的水，放在水平地面上，如图甲所示，水对水桶底的压强比水桶对地面的压强小1000Pa．小明用滑轮组及水桶制成运水的装置，将此水桶以0.1m/s的速度匀速提升，绳端的拉力为150N，（g取10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：（1）小明拉绳的功率；
（2）水桶中水的重力；
（3）此装置的机械效率．
分析 （1）已知水桶移动速度，求出绳子移动速度，利用P=Fv计算功率；
（2）已知水桶内的水深，可利用液体液体压强公式p=ρgh求出水对桶底的压强，结合压强变化量，进而计算出水的重力；
（3）利用拉力和水重，利用η=$\frac{G}{nF}$计算滑轮组的机械效率．
解答 解：（1）由图可知，绳子段数n=2，绳子自由端移动速度v=2v桶=2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力功率：P=$\frac{{W}_{总}}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=150N×0.2m/s=30W；
（2）水桶内水深h=30cm=0.3m，
水对桶底的压强为：p水=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa；
水桶对地面的压强为：p地=3000Pa+1000Pa=4000Pa，
由p=$\frac{F}{S}$得，地面受到水桶的压力大小：
F′=p地S=4000Pa×700×10-4m2=280N，
水和水桶的总重力为：
G总=F′=280N，
水桶中水的重力：G水=G总-G桶=G总-m桶g=280N-1kg×10N/kg=270N；
（3）滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{G}_{水}h}{Fs}$×100%=$\frac{{G}_{水}h}{Fnh}$×100%=$\frac{{G}_{水}}{nF}$×100%=$\frac{270N}{2×150N}$×100%=90%．
答：（1）小明拉绳的功率为30W；
（2）水桶中水的重力是270N；
（3）此装置的机械效率是90%．
点评 本题是一道关于液体压强、固体压强、功和机械效率的综合题，在解题时应认真分析所用到的物理知识，难点是找到解本题的突破点，本题的突破点是用液体液体压强公式能求出水对桶底的压强，进而解决此题．
阅读快车系列答案| A． | 测量前要观察测量工具的量程，以选择合适的测量工具 | |
| B． | 测量前要观察测量工具的分度值，以满足测量精确度的要求 | |
| C． | 测量前要观察测量工具的零刻度线，以避免测量错误的产生 | |
| D． | 测量前上述三种做法都是必须的 |
做一做，观察现象并回答问题．
在商场里人站立在匀速行驶的电梯上，如图所示，请你从相对运动的角度上提出一个物理问题并回答：| A． | 物体内能增加Gh | B． | 拉力大小为$\frac{Gh}{L}$ | ||
| C． | 物体受摩擦力大小为 $\frac{W-Gh}{L}$ | D． | 物体重力势能增加GL |
如图，工人用一滑轮组把重为480牛的物体匀速提升5米，所用时间为20秒，若该装置的机械效率是80%，工人对绳子的拉力是300牛，拉力的功率是150瓦．| A． |  镊子 | B． |  独轮车 | C． |  托盘天平 | D． |  筷子 |