题目内容
3．
用如图甲所示的滑轮组提升水中的物体M1，动滑轮A所受重力为G1，物体M1完全在水面下以速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F1，拉力F1做功的功率为P1，滑轮组的机械效率为η1；为了提高滑轮组的机械效率，用所受重力为G2的动滑轮B替换动滑轮A，如图乙所示，用替换动滑轮后的滑轮组提升水中的物体M2，物体M2完全在水面下以相同的速度v匀速竖直上升的过程中，卷扬机加在绳子自由端的拉力为F2，拉力F2做功的功率为P2，滑轮组的机械效率为η2．已知：G1-G2=30N，η2-η1=5%，$\frac{P_1}{P_2}=\frac{16}{15}$，M1、M2两物体的质量相等，体积V均为4×10-2m3，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计．求：（1）物体M1受到的浮力F浮；（2）拉力F1与F2之比；
（3）物体M1受到的重力G．
分析 （1）根据阿基米德原理求解物体M1受到的浮力F浮；
（2）知道功率的大小，可求出功继而求出拉力的大小，也可根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，求出拉力大小，再得出拉力F1与F2之比；
（3）对物体受力分析，得出力的关系，在由机械效率公式联立解出物体M1受到的重力G．
解答 解：（1）物体M1受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N；
（2）由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得：
P1=F1v绳=2 F1v，
P2=F2v绳=2F2v，
则拉力F1与F2之比：$\frac{{F}_{1}}{{F}_{2}}$=$\frac{{P}_{1}}{{P}_{2}}$=$\frac{16}{15}$-----①，
（3）在匀速提升水中物体M1的过程中，以动滑轮A和物体M1为研究对象，受力分析如下图甲所示；在匀速提升水中物体M2的过程中，以动滑轮B和物体M2为研究对象，受力分析如下图乙所示．
由图可知：
2F1+F浮=G+G1-----②，
2F2+F浮=G+G2-----③，
G1-G2=30N------④，
由②③④得：F1-F2=15N-----⑤
由①⑤解得：F1=240N，F2=225N，
在水中提升物体时，滑轮组的机械效率：η=$\frac{W_有}{W_总}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{F×2h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{2F}$，
已知η2-η1=5%，即$\frac{{G-{F_浮}}}{{2{F_2}}}$-$\frac{{G-{F_浮}}}{{2{F_1}}}$=5%，
$\frac{G-400N}{2×225N}$-$\frac{G-400N}{2×240N}$=5%．
解得G=760N．
答：（1）物体M1受到的浮力F浮为400N；
（2）拉力F1与F2之比为16：15；
（3）物体M1受到的重力G为760N．
点评 此题是简单机械、浮力、功率、机械效率综合计算题，难度较大，能够分析出物体在水中的受力情况是解决此题的关键．
阅读快车系列答案
一次家庭探究活动中，小明把一个正在发光的灯泡放到U形磁体中间，惊讶的发现了灯丝在晃动．关于这种现象，下列说法正确的是（ ）| A． | 灯丝晃动是一种电磁感应现象 | B． | 灯丝晃动是内能转化成了机械能 | ||
| C． | 灯丝晃动是磁场对电流的作用 | D． | 无法确定 |
| A． |  用撬棒撬箱盖 | B． |  用滑轮提取重物 | ||
| C． |  用手推车运送重物 | D． |  用扳手开启瓶盖 |
如图所示，将导体接到电路A、B之间时，导体与灯泡是串联的．如果将不同的导体分别接到A、B之间，闭合开关，可通过观察、比较灯的亮度来判断不同导体电阻的大小，这种方法叫做转换法．| A． |  手影一光的反射 | B． |  摄影一平面镜成像 | ||
| C． |  投影一凸透镜成像 | D． |  倒影一光的折射 |
如图所示为标有“5V 400mA”的充电器，5V表示充电电压是5V，400mA是其最大输出电流．小明发现每次充电时间太长了，他想能否通过提高最大输出电流实现快速充电呢？通过查阅资料得知，影响手机电池寿命的最大杀手是电池发热．他作了如下分析明白了其中的道理：根据焦耳定律，电池的电阻不变（选填“不变”、“增大”或“减小”），相同时间内，充电电流过大，产生的热量增大会减小电池寿命．
| A． | 电流表的示数变小，电压表的示数变小 | |
| B． | 电流表的示数变小，电压表的示数变大 | |
| C． | 电流表的示数不变，电压表的示数变小 | |
| D． | 电流表的示数不变，电压表的示数不变 |