(12分)我国南宋远洋商贸船“南海一号”于2007年成功打捞出水.为复原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料,采用沉井包裹沉船的整体打捞方式,在世界水下考古也是一大创新。某同学为了体验“南海一号”的打捞过程,特利用滑轮组从水下打捞一重物。
如图所示,用一个底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体形状的重物模拟“南海一号”,该同学站在岸边拉动绳子自由端,使重物从水底开始向上运动,假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动,并经历三个运动阶段:第一阶段,从重物在水度开始运动到重物的上表面面刚露出水面,绳对重物的拉力 F1="140" N, 用时t1=40s,第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面,用时t2=4s,第三阶段,从重物下表面离开水面后在空中上升, 已知动滑轮所受重力G0="60" N, ρ水=1.0×103kg/m3, g=10N/g,不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力,不考虑重物出水前后质量的变化。求:
①在第一阶段运动中,水对重物的浮力F浮为多大?
②在第一阶段运动中,绳对重物做功W1为多大?
③滑轮组在第一阶段运动中的机械效率η1和第三阶段运动中的机械效率η3分別为多大?
工人利用如图所示的滑轮组将一个重为300N的物体在10 s内匀速提升2 m,所用的拉力为150 N,不计绳重和摩擦.以下有关滑轮组的说法正确的是( )
A.该滑轮组的机械效率约为83.3% |
B.动滑轮的重力为100N |
C.拉力的功率为90 W |
D.若用该滑轮组提升450 N的重物,则机械效率不变 |
某实验小组在“测滑轮组机械效率”的实验中得到的数据如下表所示,第1、2、3次实验装置分别如图中的甲、乙、丙所示。
次数 |
钩码重 G/N |
钩码上升 高度h/m |
有用功 W有/J |
测力计 拉力F/N |
测力计移动 距离s/m |
总功 W总/J |
机械 效率η |
1 |
2 |
0.1 |
0.2 |
0.9 |
0.3 |
0.27 |
74.1% |
2 |
4 |
0.1 |
0.4 |
1.6 |
0.3 |
0.48 |
83.3% |
3 |
4 |
0.1 |
|
1.1 |
0.5 |
0.55 |
|
(1)实验中应沿竖直方向 拉动弹簧测力计,使钩码上升。
(2)比较第1次实验和第2次实验,可得结论:使用同样的滑轮组,提起的钩码越重,滑轮组的机械效率越 。
(3)第3次实验的机械效率是 。
(4)第3次实验中动滑轮个数比第2次实验多,把同一重物提升相同高度对动滑轮所做的额外功 (选填“增大”或“减小”),因而,由第2、3次实验可知:滑轮组的机械效率与动滑轮自重大小有关。
如下图1所示,是2008北京残奥会开幕式最后一棒火炬手侯斌,靠自己双手的力量,攀爬到火炬台底部并最终点燃圣火的照片,该点火仪式充分体现了残疾人自强自立、拼搏向上的勇气和精神.已知他和轮椅总质量为80kg,攀爬高度39m,历时约3min20s.
(1)如果不计机械装置的额外功,求他的平均功率多大?
(2)小明同学看到火炬手攀爬很费劲,想到物理课上学过利用滑轮组可以省力.小明同学如果站在地面上,用如右图2所示的哪个滑轮组拉起火炬手侯斌最合适, 理由是什么?如果该滑轮组机械效率为80%,求小明同学的拉力至少要多大?
如图所示.工人用240牛的拉力拉绳使水中的小船匀速靠岸,用10分钟将绳子拉下60米,已知小船重1.8×104牛,小船行进中受到的阻力是它所受重力的0.01倍,求:
(1)小船受到的浮力 (2)工人拉绳时做功的功率; (3)此装置的机械效率.
如图,工人要将一块重900N的建材运到10m高处,装置中每个滑轮重100N,建材上升的速度是0.8m/s.在施工过程中,下列说法正确的是:
A.工人的拉力为500N |
B.工人拉绳的速度为2.4m/s |
C.工人做功的功率为400W |
D.工人做功的机械效率小于90% |
在“测量滑轮组的机械效率”的实验中,某组同学用同样的滑轮安装了如图甲、乙所示的滑轮组,实验测得的数据如下表所示.
次数 |
物体的重力 G/N |
提升高度 h/m |
拉力 F/N |
绳端移动的距离s/m |
机械效率 η |
1 |
2 |
0.1 |
1 |
0.3 |
66.7% |
2 |
3 |
0.1 |
1.4 |
0.3 |
71.4% |
3 |
4 |
0.1 |
1.8 |
0.3 |
74.1% |
4 |
2 |
0.1 |
1.5 |
0.2 |
|
⑴表格内的第4次实验中应补充的数据是____(结果精确到0.1%).这次数据是用图中___(填“甲”或“乙”)所示的滑轮组测得的.
⑵分析比较第1、2、3次实验数据可以判定,若要增大滑轮组的机械效率,应该_______.在第1次实验中,当拉着物体以0.1m/s的速度匀速上升时,拉力F的功率为____W.
⑶某同学认为,使用相同的滑轮所组成的滑轮组提升同一个重物时,越省力的滑轮组其机械效率越大,他的想法正确吗?___________。请你利用补充完整后的表格中的数据说明你的判断依据:___________________________________________________.
如图是某型号起重机从水中调起一重7.9t的钢锭,L1、L2分别为2m、6m。(g取10N/kg,ρ钢=7.9×103kg/m3) 求:
(1)钢锭全部浸在水中时受到的浮力是多大?
(2)起重机将钢锭调离水面后,起重机的作用力F1是多大?
(3)调离水面后钢锭又匀速上升了3m,这个过程中起重机做的功为3.95×105J,这时,起重机的机械效率是多少?
如图所示,工人用400N拉力通过滑轮组使重600N的箱子以0.4m/s的速度从地面匀速上升到6m高的三楼上,不计绳重和一切摩擦.问:
(1)工人吊起箱子过程中做的有用功是多少?
(2)滑轮组的机械效率是多少?
(3)工人做功的功率为多少?
如图所示,小明探究滑轮组的机械效率,动滑轮重1N,用3N的拉力F通过该滑轮组匀速拉起重4N的物体,物体沿竖直方向上升0.2m.此过程中,额外功和机械效率分别是( )
A.0.2J 83.3% | B.0.2J 80% |
C.0.4J 80% | D.0.4J 66.7% |
如图所示,用力F沿竖直方向匀速拉一个动滑轮,使挂在下面重为G的物体缓缓上升,动滑轮的重力不可忽略.现改变物体的重力G,则动滑轮的机械效率η与物体重力G的关系可能符合下列图中的
为了将重为600N的物体运送到6m高的楼顶上,甲工人利用图甲的滑轮组施加300N拉力在30s的时间内完成任务,此过程中绳子自由端移动的距离为_ _m,拉力的功率为_ _W;乙工人搭建了图乙所示的斜面,斜面长12m、高6m,乙工人沿斜面方向施加400N的拉力匀速将重物也成功运送到楼顶,该过程中斜面的机械效率为_ _,物体所受斜面的摩擦力为_ _N.
如图所示,工人用滑轮或滑轮组提升 重物,每只滑轮质量均相同,若把同一货物匀速提升相同的高度(不计绳子和滑轮间的摩擦),下列说法正确的是
A.使用C滑轮组与使用D滑轮组一样省力 |
B.使用D滑轮组最省力 |
C.其中机械效率最高的是使用C滑轮组 |
D.其中机械效率最高的是使用B滑轮 |
【改编】小明同学要探究“斜面的机械效率跟倾斜程度的关系”实验中,他需保证斜面的_________相同,改变其 。现有一块长木板、一个弹簧测力计、几个木块,一把刻度尺,请你帮他完成实验设计。