题目内容

13．体重800N的人，双脚与地面的接触面积400cm2，用图甲所示的滑轮组提升物体M，已知被提升的物体M重为900N，人如在绳子自由端的拉力F将物体M以0.4m/s的速度匀速提升到8m的高度，拉力做的功W随时间t的变化图象如图乙所示，不计钢丝绳的重、摩擦力大小．求：
（1）滑轮组提升重物所做的有用功是多少？
（2）滑轮组提升重物的机械效率是多少？
（3）动滑轮的重力是多少？
（4）提升物体时，人对地面的压强是多少？

分析 （1）已知物体M的重力，根据公式W=Gh计算拉力F对所提升物体M做的有用功；
（2）根据图乙可以确定此时拉力做的功，即总功，再据机械效率的计算公式计算即可；
（3）据图甲能看出有两端绳子吊着动滑轮，故应该费2倍的距离，所以结合公式W=Fs可以计算出绳子自由端的拉力，在不计绳子的重、摩擦时计算出动滑轮的重力；
（4）求出提升重物时，人对地面的压力，利用p=$\frac{F}{S}$计算压强．

解答 解：
（1）有用功：W有=Gh=900N×8m=7200J；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得，物体上升时间：
t=$\frac{s}{v}$=$\frac{8m}{0.4m/s}$=20s，
据图乙可知，此时拉力做的总功是8000J，
滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{7200J}{8000J}$×100%=90%；
（3）由图甲可知，n=2，
所以绳子自由端移动的距离：s=2×8m=16m；
根据W总=Fs可得，拉力：
F=$\frac{{W}_{总}}{s}$=$\frac{8000J}{16m}$=500N；
不计钢丝绳的重、摩擦力大小，由F=$\frac{1}{2}$（G+G动）得，动滑轮的重力为：
G动=2F-G=2×500N-900N=100N；
（4）提升重物时，人对地面的压力：
F压=G人-F=800N-500N=300N，
人对地面的压强：p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{300N}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7500Pa．
答：
（1）滑轮组提升重物所做的有用功是7200J；
（2）滑轮组提升重物的机械效率是90%；
（3）动滑轮的重力是100N；
（4）提升物体时，人对地面的压强是7500Pa．

点评 本题的关键是求出拉力的大小，求拉力的时候容易出错的是忘记动滑轮的重力．

练习册系列答案
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A．龙卷风使物体受到的浮力变小
B．龙卷风使物体受到的重力变大
C．龙卷风内部的压强远小于外部的压强
D．龙卷风内部的压强远大于外部的压强
4．在探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验中：
（一）某小组同学用一个两端开口的玻璃管、下面扎有橡皮膜的器材做实验，如图1所示．
（1）实验时，管中倒入的液体越来越多，橡皮膜下凸的程度越显著，小民提出猜想：液体内部压强可能与液体的质量有关；小红根据液体越来越深，橡皮膜下凸的程度越显著，于是猜想：液体内部压强可能与液体的深度有关．
（2）为了验证猜想，他们按图2所示器材来验证（B、C器材底部都可以与A连接组合使用），实验时他们在两容器中倒入同种液体、液面位置如图2所示，两容器中液体的质量不同（选填“相同”或“不同”），这时，他们是在验证小民（选填“小红”或“小民”）的猜想．若记录的橡皮膜下凸的程度相同，说明该猜想是错误（选填“正确”或“错误”）的．
（二）另一组同学利用如图3甲所示的装置探究液体内部压强的特点，得到的实验数据如表：
序号液体深度/cm橡皮膜方向压强计左右液面高度差/cm
　①水5朝上4.9
　②水5朝下4.9
　③水5朝侧面4.9
　④水10朝侧面9.7
　⑤水15朝侧面14.6
　⑥酒精15朝侧面11.8
　⑦盐水15朝侧面15.9
（1）实验刚开始时，有同学用手指按了按探头的橡皮膜，发现U型管内液柱几乎无变化，其原因是压强计漏气，然后重新调整好器材继续试验．
（2）分析序号为①②③的三组数据，可得到的结论是：同种液体，同深度液体向各个方向的压强相等．
（3）分析序号为3、4、5的三组数据，可得到的结论是：同种液体的压强随深度的增加而增大．
（4）分析序号为⑤⑥⑦的三组数据，可得到的结论是：不同液体的压强还跟液体的密度有关．
（5）通过以上的探究过程，大家知道了液体压强的特点，在此基础上，将压强计放入液面相平的a、b两种不同液体的相同深度处，现象如图3乙所示，则两种液体的密度大小关系是ρa＜ρb（选填“＞”、“=”或“＜”）．
1．为了改善生活条件，小明家新购买了一辆小汽车（如图1所示）．
（1）小汽车的外形设计成流线型（如图1所示），当小汽车在水平路面上高速行驶时对路面的压力比静止时减小（选填“增大”、“减小”或“不变”），其原因是小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，车身上方空气流速大、压强小，小汽车受到了一个向上的升力，减小了小汽车对地面的压力．
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C．电压表示数小于 2V，应将滑片 P 向右滑
D．电压表示数小于 2V，应将滑片 P 向右左滑

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