题目内容

9．郑小楚同学想要用如图所示的杠杆来提升重物M．已知重物M的底面积为0.2m2，质量为48kg，O点为支点，A点为郑小楚手的作用点，B点为重物M的作用点，且OA=2OB=60cm，求：（g取10N/kg）
（1）郑小楚用100N的力向下拉杠杆时，重物M对地面的压强．
（2）当重物恰好离开地面后，郑小楚用力将重物M在竖直方向上以0.05m/s的速度匀速向上提升了8s，在这一过程中，郑小楚做的有用功．

分析 （1）对重物M受力分析可知，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力和绳子的拉力，据此做出重物M受力示意图，根据G=mg求出重物M的重力，根据杠杆的平衡条件求出A点受到的拉力，同一根绳子的拉力相等，据此可知绳子对重物M的拉力，由力的平衡条件求出重物M受到的支持力，根据重物M受到的支持力和对水平地面的压力是一对相互作用力可知重物M对水平地面的压力，根据p=$\frac{F}{S}$求出重物M对水平地面的压强．
（2）已知以0.05m/s的速度匀速向上提升了8s，可求得上升的高度，再利用W=Gh可求得郑小楚做的有用功．

解答 解：（1）对M受力分析可知，受到竖直向下的重力，竖直向上的支持力和绳子的拉力，如下图所示：

M的重力：
G=mg=48kg×10N/kg=480N，
当郑小楚用的力F1=100N时，重物M所受的拉力，由杠杆的平衡条件可得：
F1•OA=FB•OB，
则FB=$\frac{OA}{OB}$•F1=2×100N=200N，
因同一根绳子的拉力相等，
所以，F拉=FB=200N，
圆柱体C，由力的平衡条件可得：
F支持=G-F拉=480N-200N=280N，
因M受到的支持力和对水平地面的压力是一对相互作用力，
所以，M对水平地面的压力：
F压=F支持=280N，
M对水平地面的压强：p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{280N}{0.2{m}^{2}}$=1400Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$可得，
重物M在竖直方向上上升的高度s=vt=0.05m/s×8s=0.4m，
重物M在竖直方向上匀速运动，郑小楚做的有用功W有=GMh=480N×8s×0.4m=192J．
答：（1）郑小楚用100N的力向下拉杠杆时，重物M对地面的压强为1400Pa；
（2）郑小楚做的有用功为192J．

点评 本题考查了重力公式和杠杆平衡条件、压强公式的应用，分清各力之间的关系是解决问题的前提和关键．

练习册系列答案
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19．（二）阅读《可燃冰》
可燃冰
据新华社消息，我国南海北部神狐海域进行的天然气水合物（可燃冰）试采获得成功，预计在2030年以前将会得到商业性开发利用．中国地质调查局副总工程师、天然气水合物试采现场总指挥叶建良表示，从5月10日正式出气试点火成功，到目前为止，我们已经连续开采八天了，日产超过一万立方米以上，最高日产达到了3.5万立方米，这种连续稳定的出气，达到了我们原来预定的目标．
天然气水合物，是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质．因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”．
可燃冰分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，是由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状结晶物质，燃烧后仅会生成少量的二氧化碳和水，污染比煤、石油、天然气小很多，但能量高出十倍．可燃冰储量巨大，所含有机碳资源总量相当于全球已知煤、石油和天然气总量的两倍，被国际公认为石油、天然气的接替能源．
我国管辖海域和陆区蕴藏有丰富的可燃冰资源．通过勘查，2016年，在我国海域，已圈定了6个可燃冰成矿远景区，在青南藏北已优选了9个有利区块，据预测，我国可燃冰远景资源量超过1000亿吨油当量，潜力巨大．因绝大部分埋藏于海底，所以可燃冰开采难度十分巨大．目前，日本、加拿大等国都在加紧对这种未来能源进行试开采尝试，但都因种种原因未能实现或未达到连续产气的预定目标．
据了解，南海北部神狐海域的天然气水合物试开采现场距香港约285公里，采气点位于水深1266米海底下200米的海床中．自5月10日正式出气至今，已累计产出超12万立方米甲烷含量高达99.5%的天然气．实现连续超一周的稳定产气，标志着我国进行的首次天然气水合物试采宣告成功．天然气水合物的试开采一直是一项世界性难题．2013年日本曾尝试进行过海域天然气水合物的试开采工作，虽然成功出气，但六天之后，由于泥沙堵住了钻井通道，试采被迫停止．
这一次，我国科学家利用降压法，将海底原本稳定的压力降低，从而打破了天然气水合物储层的成藏条件，之后再将分散在类似海绵空隙中一样的可燃冰聚集，利用我国自主研发的一套水、沙、气分离核心技术最终将天然气取出．叶建良表示，我们这次运用了地层流体抽取法，从单纯考虑降压变成了关注流体的抽取，通过保证流体的抽取来实现稳定的降压．降压方案充分体现了优越性，也是保证我们这次试采成功一个关键因素，这也是在国际上从理论到技术方法的一个创新．
天然气水合物是资源量丰富的高效清洁能源，是未来全球能源发展的战略制高点．此次试开采成功，不仅表明我国天然气水合物勘查和开发的核心技术得到验证，也标志着中国在这一领域的综合实力达到世界顶尖水平．
（1）从5月10日正式出气试点火成功，到目前为止，若最高日产可燃冰完全燃烧可以放出1.26×l012J的热量（可燃冰的热值取3.6×107 J/m3）；
（2）我国科学家利用地层流体抽取法，从单纯考虑降压变成了关注流体的抽取，通过保证流体的抽取来实现稳定的降压；
（3）南海北部神狐海域的天然气水合物试开采现场距香港约285公里，采气点位于水深1266米海底下的海床中，则海床受到的压强为1.266×l07Pa（g取10N/kg，海水的密度取1.0×103 kg/m3）．
20．如图所示，烧瓶内盛少量水，给瓶内打气，可看到瓶塞跳起，在这个过程中，下列说法错误的是（　　）
A．给瓶内打气时，外界对瓶内气体做功
B．瓶塞跳起时，瓶内气体温度升高
C．给瓶内打气时，瓶内气体内能增加
D．瓶塞跳起时，瓶内气体对外做功
17．下列说法中正确的是（　　）
A．温度低的物体所具有的内能一定比温度高的物体内能小
B．当物体发生热传递时，它所具有的内能一定不会变化
C．把湿衣服摊开晾在阳光下是为了加快蒸发
D．在舞台上洒干冰可以制造烟雾，这是由于干冰汽化吸热所致
4．下列现象的解释正确的是（　　）
A．在空中飞翔的鸟儿不受重力的作用
B．由于有风，跳伞运动员在空中斜向下做匀速降落时受力不平衡
C．沿草皮滚动的足球最终会停下来是因为它不受力的作用
D．扔铅球时，用的力越大，铅球飞出去的越远，说明力的作用效果和力的大小有关
14．小聪利用图甲所示的实验装置探究A、B两种液体吸热升温的快慢．
（1）要完成该实验，除了图示所需的器材外，还需要的测量工具是天平和秒表．
（2）A、B液体吸收热量的多少是通过加热时间的长短反映．
（3）图乙是小聪根据实验记录数据画出的A、B液体的温度随加热时间变化的图象，由图象分析液体A（A/B）吸热升温快，理由是吸收相同的热量A液体的温度高．
（4）小华设计的实验方案是将液体A、B单独用酒精灯加热，比较液体吸热升温的快慢．小华和小聪讨论后发现，小聪的方案比小华有明显的优点，优点是：水浴加热，物体受热均匀；使用相同的热源，使物体在单位时间内吸收的热量相等（写两点）．
1．中国运动员苏炳添在国际百米大赛中跑出了9 秒99 的成绩，成为首位跑进10 秒的中国人．在他冲过终点减速的过程中，他的惯性不变，动能减小．（选填“增大”、“不变”或“减小”）
18．下列哪一个实例中，采用做功的方式，使划横线物体的内能逐渐减小的？（　　）
A．热水倒入茶杯，茶杯的温度升高
B．水蒸气冲开水瓶塞子
C．电炉通电后，电阻丝逐渐变红
D．汽油机压缩冲程中燃料混合物的温度发生变化
19．2017年1月，中国自主研发出圆珠笔的“笔尖钢”，用“工匠精神”诠释了“中国创造“．如图所示是同学们用按压式圆珠笔弹起的情景，下列分析恰当的是（　　）
A．笔杆的手握部分有粗糙的橡胶套，可以增大摩擦
B．笔在纸上写的字不易擦去，是因为分子不运动
C．笔弹起离开桌面继续上升是因为受到惯性的作用
D．笔弹起离开桌面上升过程中内能转化为机械能

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