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18.如圖甲是利用滑輪組打撈圓柱體A的示意圖,已知A的質(zhì)量為90kg,底面積為0.06m2,在拉力F的作用下A始終以0.1m/s的速度上升,拉力F的功率隨時間變化的圖象如圖乙所示,(忽略繩重及摩擦,不考慮水流阻力影響,g取10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)求:
(1)拉力F拉繩的速度及動滑輪重力;
(2)圓柱體A的高度和A浸沒時受到的浮力;
(3)A浸沒在水中,上升過程中拉力F的功率P.

分析 (1)由圖甲可以看出連接動滑輪繩子的股數(shù),然后利用v=v求出拉力F拉繩的速度;
由圖乙可知,圓柱體A離開水面后拉力F的功率,根據(jù)P=Wt=Fst=Fv的變形公式F=Pv求出繩子自由端的拉力,
再利用G=mg求出圓柱體A的重力,忽略繩重及摩擦,最后利用F=G+Gn的變形公式G=nF′-G求出動滑輪重力;
(2)由圖乙可知,圓柱體A從開始露出水面到剛好完全離開水面所用的時間,根據(jù)v=st的變形公式s=vt求出圓柱體A上升的距離即圓柱體A的高度;
先根據(jù)V=Sh求出圓柱體A的體積,進(jìn)而知道A浸沒在水中時排開水的體積,根據(jù)FgV求出圓柱體A浸沒時受到的浮力;
(3)當(dāng)圓柱體A浸沒在水中,忽略繩重及摩擦,不考慮水流阻力影響,根據(jù)F=GF+Gn求出繩子自由端的拉力,
然后根據(jù)P=Wt=Fst=Fv求出上升過程中拉力F的功率.

解答 解:(1)由圖甲可知,連接動滑輪的繩子股數(shù)n=2,
則拉力F拉繩的速度:
v=nvA=2×0.1m/s=0.2m/s;
由圖乙可知,圓柱體A離開水面后拉力F的功率P′=100W,
由P=Wt=Fst=Fv得,繩子自由端的拉力:
F′=Pv=100W0.2m/s=500N,
圓柱體A的重力:
G=mg=90kg×10N/kg=900N,
忽略繩重及摩擦,由F=G+Gn得,動滑輪重力:
G=nF′-G=2×500N-900N=100N.
(2)由圖乙可知,圓柱體A從t1=50s時開始露出水面,
到t2=60s時剛好完全離開水面,則所用的時間:
t=t2-t1=60s-50s=10s,
由v=st得,圓柱體A上升的距離即圓柱體A的高度:
h=sA=vAt=0.1m/s×10s=1m;
圓柱體A的體積:
V=Sh=0.06m2×1m=0.06m3,
因為圓柱體A浸沒在水中,所以圓柱體A排開水的體積:
V=V=0.06m3
則圓柱體A浸沒時受到的浮力:
FgV
=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3
=600N.
(3)A浸沒在水中,忽略繩重及摩擦,不考慮水流阻力影響,
則繩子自由端的拉力:
F=GF+Gn=900N600N+100N2=200N,
上升過程中拉力F的功率:
P=Wt=Fst=Fv=200N×0.2m/s=40W.
答:(1)力F拉繩的速度及動滑輪重力分別為0.2m/s和100N;
(2)圓柱體A的高度和A浸沒時受到的浮力分別為1m和600N;
(3)A浸沒在水中,上升過程中拉力F的功率P為40W.

點評 此題綜合考查了滑輪組的特點、速度公式、浮力的計算及功率的計算等知識,解題的關(guān)鍵是結(jié)合圖象找出有用的信息,計算出動滑輪的重力、物體所受的浮力,并搞清物體浸在液體中時拉力F=GF+Gn是本題的難點所在.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:初中物理 來源: 題型:多選題

8.物理學(xué)是一門實驗性很強(qiáng)的基礎(chǔ)科學(xué),培養(yǎng)學(xué)生正確使用儀器的技能是做好物理實驗的基礎(chǔ).下列操作正確的是( �。�
A.用溫度計測量液體溫度時,不能將溫度計從液體中取出再讀數(shù)
B.用刻度尺測量長度,可以不讓零刻度線對準(zhǔn)被測物體的一端
C.用托盤天平測量物體質(zhì)量過程中,發(fā)現(xiàn)橫梁不平衡時可調(diào)節(jié)平衡螺母
D.用試電筆辨別火線,要用指尖或手掌其他部位抵住試電筆上端的金屬帽

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

9.如圖是接于家庭電路中帶有加熱及保溫功能的電熱壺某次煮水的功率-時間圖象,假設(shè)電熱壺電阻絲電阻不變,不計熱量損失,電熱壺加熱時的總電阻是48.4Ω,1kg水從20℃加熱到100℃吸收熱量是3.36×105J,需要電熱壺正常加熱336s的時間.[水的比熱容c=4.2×103J/(kg.℃)].

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

6.有a、b、c三個實心小球,其中a與b質(zhì)量相等,b與c體積相同;將三個小球緩慢放入盛有水的容器中,待小球靜止后,其狀態(tài)如圖所示,其中c球沉在容器底部.則下列判斷正確的是( �。�
A.重力關(guān)系為Ga=Gb>GcB.密度關(guān)系為:ρab<ρc
C.所受浮力關(guān)系為Fa=Fb=FcD.排開水的質(zhì)量關(guān)系為ma=mb<mc

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

13.如圖所示是甲、乙兩燈電流隨電壓變化關(guān)系的圖象.把兩燈串聯(lián)接在6V電壓下.兩燈消耗的總功率為1.8W;在該電路中,結(jié)合圖象你還會發(fā)現(xiàn):燈泡的電阻隨溫度的升高而變大.

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科目:初中物理 來源: 題型:解答題

3.“感恩父母,為天下父母洗腳”,冬季來臨,張老師為父母買了一款如圖甲所示的電加熱足浴盆,在只用加熱功能時的簡化電路圖如圖乙所示,電熱絲電阻分別為R1,R2,若足浴盆處在“加熱”狀態(tài)正常工作時,電熱絲所產(chǎn)生的熱量有75%被水吸收.請根據(jù)說明書提供的信息計算(水的密度ρ=1×103kg/m3,水的比熱容c=4.2×103J/kg℃).
(1)如果足俗盆中的水位剛好到最高水位,水溫由14℃加熱到44℃時,水吸收的熱量為多少?
(2)水位剛好到最高水位時將水從14℃加熱到44℃需用多長時間?
(3)電阻絲R1的阻值為多少?
足浴盆參數(shù)
產(chǎn)品凈重5.5kg
容積(最高水位)10L
額定功率800W
保溫功率40W
額定電壓220V
頻率50Hz
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

10.列車在前進(jìn)時受到的阻力是105N且保持不變,如果列車是勻速直線運(yùn)動,它受到的牽引力是105N;如果列車的速度在增大,則它受到的牽引力大于105N(填“大于”“小于”“等于”);如果列車的速度在減小,則它受到的牽引力小于105N(填“大于”“小于”“等于”).

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

7.如圖所示,R1=44Ω,R2=66Ω,當(dāng)開關(guān)S1、S2都閉合時,電路消耗的電功率為5W;當(dāng)開關(guān)S1閉合S2斷開時,R1與R2消耗的電功率之比為2:3.

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科目:初中物理 來源: 題型:選擇題

15.在如圖所示的情景中,力F對物體做功的是(  )
A.
吊車的作用力F使貨物上升一段距離
B.
杠桿的作用力F沒能撬動石頭
C.
人用力F推水平地面上汽車,汽車不動
D.
人用力F使水桶靜止在空中
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