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2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水.如...

2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水.如图所示,小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水,若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg,水桶容积为20L.当盛满水的桶从水中慢慢提升(桶始终未出水面)时,小明对绳的拉力为F=25N.不计绳子重量和摩擦,水的密度是1.0×103Kg/m3,g取10N/Kg.试求:
(1)动滑轮有多重?
(2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?
(3)水桶被提离井中水面后,以0.2m/s的速度匀速竖直上升,小明对绳子自由端拉力的功率多大?

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(1)利用G=mg求出水桶的重力,根据水桶的质量和密度求出水桶的体积,再利用F浮=pgV排求出水桶受到的浮力,桶受到的拉力F=G-F浮,再利用桶和滑轮受到的拉力G=nF即可求出动滑轮有多重. (2)根据小明对绳的拉力为F=25N,绳子受到水桶的拉力F拉=G-F浮,利用η=×100%即可求出滑轮组的机械效率. (3)先求出水桶装满时水的质量,然后可得水和水桶的总质量,利用G总=m总g求出水和水桶的总重力,再根据动滑轮上有两股绳子求出人的拉力,再利用P=Fv即可求出小明对绳子自由端拉力的功率. 【解析】 (1)水桶的重力是:G=mg=4kg×10N/kg=40N, 水桶的体积是:v桶===5×10-4m3. 水桶受到的浮力是F浮=ρ水gV排=ρ水gV桶=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N, 绳子受到水桶的拉力:F拉=G-F浮=40N-5N=35N, 因为不计绳子重量和摩擦,有两股绳子承重,故有: F=,即:25N=, 解得:G动=15N. (2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=×100%=70%. (3)水桶装满时水的质量是:m=ρV=1.0×103 kg/m3×20×10-3m3=20kg, 水和水桶的总质量是:m总=20kg+4kg=24kg, 水和水桶的总重力是:G总=m总g=24kg×10N/kg=240N, 人的拉力是:F′===127.5N, 拉力移动的速度是:v=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s, 拉力的功率是:P=F′v=127.5N×0.4m/s=51W. 答:(1)动滑轮有15N; (2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率为70%; (3)小明对绳子自由端拉力的功率为51W.
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考点分析:
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(2)金属桶的质量;
(3)金属桶的金属密度.

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①请在图乙中画出气垫恰好顶起石板时的阻力臂l2
②气垫恰好顶起石板时,气垫的中心至少离石板右端的支点O多远?
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(1)在推土过程,铲车受到的阻力.
(2)在举高过程,铲车所做的功.
(3)整个过程消耗柴油多少千克?

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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