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为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处.小明同学设计了图甲所示的...

为了将放置在水平地面上、重G=100N的重物提升到高处.小明同学设计了图甲所示的滑轮组装置.当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下拉力F拉绳时,重物的速度υ和上升的高度h随时间t变化的关系图象分别如图丙和丁所示.若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向.求:
(1)在2~3s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率η.
(2)在1~2s内,拉力F做的功W.
(3)在0~1s内,重物对地面的压强p.
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由滑轮组的结构可以看出,承担物重的绳子股数n=3,则拉力F移动的距离s=3h. (1)由F-t图象得出在2~3s内的拉力F,由v-t图象得出重物上升的速度,求出拉力F的作用点下降的速度,利用P===Fv求拉力做功功率,知道拉力F和物重G大小,以及S与h的关系,利用效率求滑轮组的机械效率. (2)由F-t图象得出在1~2s内的拉力F,由h-t图象得出重物上升的高度,求出拉力F的作用点下降的距离,利用W=Fs求此时拉力做功. (3)因不计摩擦,通过(1)中数据,利用F=(G物+G动)求出动滑轮重,此时物体静止在地面上,受力平衡,动滑轮和物体受到的重力等于地面的支持力加上3股绳子的拉力即:F支+3F1=G+G动,由图知拉力大小,据此求出地面的支持力,根据力的作用是相互的,求出对地面的压力,再利用压强公式求对地面的压强. 【解析】 (1)由图可知在2~3s内,重物做匀速运动,v3=2.50m/s,拉力F3=40N, ∵从动滑轮上直接引出的绳子股数(承担物重的绳子股数)n=3, ∴拉力F的作用点下降的速度v3′=3v3=3×2.50m/s=7.5m/s, 拉力做功功率(总功率): P总===F3v3′=40N×7.5m/s=300W 滑轮组的机械效率: η=×100%=×100%=×100%≈83.33%. (2)在1~2s内,拉力F2=50N,重物上升高度h2=1.25m 拉力F的作用点下降的距离s2=3h2=3×1.25m=3.75m, 拉力做的功: W=F2s2=50N×3.75m=187.5J; (3)设动滑轮重为G动, ∵F3=(G物+G动), ∴动滑轮重: G动=3F3-G=3×40N-100N=20N, 在0~1s内,拉力F1=30N,把动滑轮和重物看成整体,则这个整体受到向下的重力、向上的支持力以及三根绳向上的拉力作用处于静止状态. ∴F支+3F1=G+G动, 地面对物体的支持力: F支=G+G动-3F1=100N+20N-3×30N=30N, 根据力的作用是相互的,重物对地面的压力: F压=F支=30N, 对地面的压强: P===600Pa. 答:(1)在2~3s内,拉力F的功率为300W,滑轮组的机械效率为83.33%; (2)在1~2s内,拉力F做的功为187.5J; (3)在0~1s内,重物对地面的压强600Pa.
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考点分析:
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在探究“电流与电压、电阻的关系”的过程中,两小组同学提出了以下猜想:
小组1猜想:电流可能跟电压成正比;
小组2猜想:电流可能跟电阻成反比.
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(1)小组1的做法是:按如图1所示连接电路,此时开关应处于______状态(填“断开”或“闭合”).
保持定值电阻R=10Ω不变,闭合开关S后,调节滑动变阻器R′,得到多组数据.在分析数据的基础上得出正确结论.
(2)小组2连接了如图2所示的电路图.
正确的实验步骤为:
①让5Ω电阻接入电路,闭合开关,调节滑动变阻器,使电压表的示数为1.5V,记录电流表示数;
②将5Ω电阻换成10Ω电阻,闭合开关后发现电压表示数大于1.5V,应将滑动变阻器的滑片向______(填“左”或“右”)移动,当观察到电压表示数为______ V时,记录电流表示数;
③将10Ω电阻换成15Ω电阻,闭合开关后发现:当滑动变阻器的滑片移动到最右端时,电流表和电压表的示数如图3所示.出现上述情况的原因可能是______
A.滑动变阻器最大阻值太大
B.滑动变阻器最大阻值太小
C.滑动变阻器断路
D.定阻电阻短路.
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小红想测出一个实心小木球的密度.但是发现小木球放在水中会漂浮在水面上,无法测出它的体积.小红设计了以下实验步骤:
(a)把适量的水倒进量筒中如图a所示,记录此时水的体积为V1
(b)用细线在小木球下吊一个小铁块放入水中,静止时如图b所示,记录此时量筒的示数为V2
(c)把小铁块单独放入水中静止时如图c所示,记录此时量筒的示数为 V3
(d)从水中取出小木球,用天平测量质量,天平平衡时如图d所示,记录小木球质量为m;
(e)利用密度公式计算出结果.
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(1)实验中使用天平测出木球的质量m=______g,木球的体积V=______cm3
计算出小木球的密度ρ=______g/cm3.此值比木球密度的真实值要______(选填“偏大”或“偏小”).
(2)实验后,她总结经验发现使用天平测量小木球质量误差较大.如不用天平,只在a、b、c三个步骤中增加一个步骤也可以测出小木球的密度.请你写出这个步骤______.根据你补充的步骤,写出计算小木球密度的表达式______
(用字母表示,水的密  度为ρ
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如图所示,重6N的物体A静止在斜面上,请在图中画出物体A所受的重力和物体A对斜面的压力的示意图.

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标出如图中通电螺线管和小磁针的南北极(用“N”和“S”表示)

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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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