工人用圖所示裝置,打撈深井中的邊長為30cm的正方體石料,石料的密度為3´103kg/m3。裝置的OC、DE、FG三根柱子固定在地面上,AB桿可繞O點轉(zhuǎn)動,AO:OB=1:2,邊長為L的正立方體配重M通過繩豎直拉著桿的B端。現(xiàn)用繩子系住石料并掛在滑輪的鉤上,工人用力沿豎直方向向下拉繩,使石料以0.2m/s的速度從水中勻速提升。AB桿始終處于水平位置,繩子的質(zhì)量、輪與軸間的摩擦均不計,g取10N/kg。求:

(1)如果石料在水中勻速上升時滑輪組的機械效率是η1,石料完全離開水面后滑輪組的機械效率是η2,且η1:η2=83:84,求石料在水中勻速上升過程中,工人拉繩的功率多大?

(2)若石料在水中勻速上升時,配重對地面的壓強為6500帕,石料完全離開水面后,配重對地面的壓強為4812.5帕;求配重M的密度。(7分)

 

【答案】

(1)112W(2)

【解析】

試題分析:已知正方體石料邊長為30cm,可求出體積,又知密度3×103kg/m3,根據(jù)G=ρVg可求出重力;再根據(jù)阿基米德定律求出石料所受的浮力,即可求出動滑輪對石料的拉力;然后根據(jù)機械效率公式η1和η2的表達(dá)式,由η1:η2=83:84,列出方程求出動滑輪重;再由滑輪組的省力特點求出工人的拉力,根據(jù)石料的速度求出繩子自由端的拉力,最后根據(jù)P=FV求出拉力的功率。根據(jù)滑輪組省力特點,求出配重出水前滑輪組繩子的拉力,已知AO:OB=1:2,根據(jù)杠桿的平衡條件可求出杠桿B端對配重的拉力,根據(jù)F'B1+N=GM,列出方程;

根據(jù)滑輪組省力特點,求出配重出水后滑輪組繩子的拉力,已知AO:OB=1:2,根據(jù)杠桿的平衡條件可求出杠桿B端對配重的拉力,根據(jù)F′B2+N'=GM,列出方程,結(jié)合兩方程可求出配重M的密度。

解:

 

 

(1)分別取石料、滑輪和杠桿為研究對象,其受力情況如圖示 

石料的重力

石料所受的浮力

拉力    

設(shè)石料在水中和完全離開水面后所上升的高度均為h,根據(jù)題意可得:

 

聯(lián)立式可得       

工人的拉力為

拉力的功率為        

(2)分別取杠桿和配重為研究對象,兩種狀態(tài)下的受力情況分別如圖示。

石料在水中時,,

,即,

 ①     

石料出水后,,

,即

 ②     

聯(lián)立①②兩式可解得       

考點:此題考查的是功率的計算,密度的計算,杠桿平衡條件的應(yīng)用及滑輪組的特點。

點評:本題考查的知識面比較廣。解決此題第一問關(guān)鍵是求出動滑輪的重力,分別寫出η1和η2的表達(dá)式,依據(jù)η1:η2=83:84列出方程是突破口。解答本題第二問的關(guān)鍵是要理清題意,正確對物體進(jìn)行受力分析,正確運用杠桿平衡條件和壓強公式是解題的關(guān)鍵。

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

(2011?常州模擬)四川境內(nèi)地層深處有食鹽水.為了把地下食鹽水取出來,古人發(fā)明了竹筒井.竹筒井被譽為中國古代第五大發(fā)明,如圖甲所示.竹筒井的鉆探原理是通過如下圖乙所示的裝置,使鉆頭一起一落上下運動,連續(xù)不斷,即可將井中巖石擊碎,然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出,直至打到食鹽水層.竹筒井一般深約100m,井口直徑10~12cm,為了防止井壁坍塌,古人用一種粗如碗口大小的竹子,將竹節(jié)淘空,筒筒相連,插入井中,起到了固定井壁的作用.取食鹽水時,將鉆頭換成取水桶,放入井底,將食鹽水裝滿,再扳起花車,食鹽水便取出來.請回答下列問題:
(1)打井時,為了增強擊碎巖石的效果,鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好?
答:
取大一些好
取大一些好

理由:
因為質(zhì)量越大,下落同一高度時獲得的動能越大,擊石效果越好
因為質(zhì)量越大,下落同一高度時獲得的動能越大,擊石效果越好

(2)“花車”屬于我們學(xué)過的一種簡單機械,使用它提升重物時的優(yōu)點是
省力
省力

(3)把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過“曬”和“煎”兩個過程.“曬”是通過太陽的曬提高食鹽水的濃度,“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中,經(jīng)加熱獲取食鹽.則下列說法正確的是
D
D

A.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
B.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華
C.“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
D.“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化
(4)若工人把總質(zhì)量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面,所用時間為200s,在此提升過程中的效率為50%,求該工人做功的功率.

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

讓我們一起來認(rèn)識常見的簡單機械:
(1)如圖1是工人經(jīng)常使用的鐵鍬,如果把鐵鍬當(dāng)作費力杠桿,則支點是
C
C
點,動力作用點是
B
B
點.
(2)小林同學(xué)在農(nóng)村老家發(fā)現(xiàn)一種“舂米對”的古代簡單機械,其示意圖如圖2所示.使用這個裝置時,人在A端用力把它踩下后立即松腳,B端就會立即下落,打在石臼內(nèi)的谷物上,從而把谷物打碎.用力將它踩下去的過程中,動力是
腳踩的力
腳踩的力
(自身的重力/腳踩的力),腳松開到打在石臼內(nèi)的谷物時,自身的重力是
動力
動力
(動力/阻力).
(3)如圖3所示,是小明同學(xué)將要攀登的一座海拔400m小山的示意圖.觀察圖片,比較南、北兩條攀登路徑的情況可知:
南坡
南坡
路徑比較省力,理由是
在高度一定時,南坡的路程長
在高度一定時,南坡的路程長
.坡道是
斜面
斜面
(選填“杠桿”、“輪軸”或“斜面”)的實例.
(4)如圖4,利用定滑輪勻速提升重物G,需要的拉力F或F′,F(xiàn)和F′大小的關(guān)系是F
=
=
F′(選填“>”、“=”或“<”).
(5)如圖5,使用動滑輪提起重物G時,拉力F=
1
2
1
2
G(不計滑輪重和摩擦).若用斜向上的力拉繩子,所需拉力F′
F(選填“>”、“=”或“<”).
(6)如圖6所示,在兩墻之間同一水平面上的A、B兩處用彈簧測力計和滑輪相連,不計彈簧測力計、滑輪重和摩擦,若拉力F=5N,則彈簧測力計P示數(shù)是
15
15
N,彈簧測力計Q的示數(shù)是
10
10
N.

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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

四川境內(nèi)地層深處有食鹽水.為了把地下食鹽水取出來,古人發(fā)明了卓筒井.卓筒井被譽為中國古代第五大發(fā)明,如圖甲所示.卓筒井的鉆探原理是通過如下圖乙所示的裝置,使鉆頭一起一落上下運動,連續(xù)不斷,即可將井中巖石擊碎,然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出,直至打到食鹽水層.卓筒井一般深約100m,井口直徑10~12cm,為了防止井壁坍塌,古人用一種粗如碗口大小的竹子,將竹節(jié)淘空,筒筒相連,插入井中,起到了固定井壁的作用.取食鹽水時,將鉆頭換成取水桶,放入井底,將食鹽水裝滿,再扳起花車,食鹽水便取出來.請回答下列問題:
(1)打井時,為了增強擊碎巖石的效果,鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好?簡要說明理由.
(2)把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過“曬”和“煎”兩個過程.“曬”是通過太陽的曬提高食鹽水的濃度,“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中,經(jīng)加熱獲取食鹽.則下列說法正確的是
 

A.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
B.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華
C.“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固
D.“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化
(3)若工人把總質(zhì)量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面,所用時間為200s,在此提升過程中的效率為50%,求該工人做功的功率.(g取10N/kg)(寫出計算過程)
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科目:初中物理 來源: 題型:閱讀理解

四川境內(nèi)地層深處有食鹽水。為了把地下食鹽水取出來,古人發(fā)明了竹筒井。竹筒井被譽為中國古代第五大發(fā)明,如圖甲所示。竹筒井的鉆探原理是通過如下圖乙所示的裝置,使鉆頭一起一落上下運動,連續(xù)不斷,即可將井中巖石擊碎,然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出,直至打到食鹽水層。竹筒井一般深約100m,井口直徑10~12cm,為了防止井壁坍塌,古人用一種粗如碗口大小的竹子,將竹節(jié)淘空,筒筒相連,插入井中,起到了固定井壁的作用。取食鹽水時,將鉆頭換成取水桶,放入井底,將食鹽水裝滿,再扳起花車,食鹽水便取出來。請回答下列問題:

(1)打井時,為了增強擊碎巖石的效果,鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好?

答:                            

 理由:                     

(2)“花車”屬于我們學(xué)過的一種簡單機械,使用它提升重物時的優(yōu)點是                       。

(3)把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過“曬”和“煎”兩個過程�!皶瘛笔峭ㄟ^太陽的曬提高食鹽水的濃度,“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中,經(jīng)加熱獲取食鹽。則下列說法正確的是(    )

A.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固  

B.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華  

C.“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固  

D.“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化

(4)若工人把總質(zhì)量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面,所用時間為200s,在此提升過程中的效率為50%,求該工人做功的功率。

 

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科目:初中物理 來源:2010-2011學(xué)年江蘇省無錫市濱湖區(qū)九年級4月調(diào)研測試物理試卷(解析版) 題型:綜合題

四川境內(nèi)地層深處有食鹽水。為了把地下食鹽水取出來,古人發(fā)明了卓筒井。卓筒井被譽為中國古代第五大發(fā)明,如圖甲所示。卓筒井的鉆探原理是通過如下圖乙所示的裝置,使鉆頭一起一落上下運動,連續(xù)不斷,即可將井中巖石擊碎,然后再用專用工具將井中泥沙、碎石取出,直至打到食鹽水層。卓筒井一般深約100m,井口直徑10~12cm,為了防止井壁坍塌,古人用一種粗如碗口大小的竹子,將竹節(jié)淘空,筒筒相連,插入井中,起到了固定井壁的作用。取食鹽水時,將鉆頭換成取水桶,放入井底,將食鹽水裝滿,再扳起花車,食鹽水便取出來。請回答下列問題:

(1)打井時,為了增強擊碎巖石的效果,鉆頭的質(zhì)量取大一些還是小一些好?簡要說明理由。

(2)“花車”屬于我們學(xué)過的一種簡單機械,使用它提升重物時的優(yōu)點是              。

(3)把食鹽水變成鹽主要經(jīng)過“曬”和“煎”兩個過程�!皶瘛笔峭ㄟ^太陽的曬提高食鹽水的濃度,“煎”是將曬過的食鹽水放入鍋中,經(jīng)加熱獲取食鹽。則下列說法正確的是(   )

A.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固  

B.“曬”涉及到的物態(tài)變化是汽化,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝華  

C.“曬”涉及到的物態(tài)變化是升華,而“煎”涉及到的物態(tài)變化是凝固  

D.“曬”和“煎”涉及到的物態(tài)變化都是汽化

(4)若工人把總質(zhì)量為10kg盛滿食鹽水的桶從100m深的井底勻速提升到地面,所用時間為200s,在此提升過程中的效率為50%,求該工人做功的功率。(g取10N/kg)(寫出計算過程)

 

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