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八年级下|简单机械(6)——滑轮与浮力综合题

 小绵羊佩蕾书社 2018-03-20

简单机械章节属于我们初中物理所学的一个重难点内容

主要是因为机械可以综合起来出题

并且可以与浮力、压强等内容进行综合考察

今天咱们就来看看与浮力综合的题型


1.用滑轮组将密度为 2.8×103kg/m3,质量为 56kg 金属块完全在水中匀速提升 0.5m,加在绳子自由端的拉力是 F,动滑轮重 120N,如图所示。不计绳重及摩擦,g 取 10N/kg,则下列说法正确的是( )

A. 金属块受到的重力与浮力是平衡力

B. 拉力 F 的有用功是 280J

C. 金属块受到的浮力是 200N 

D. 滑轮组的机械效率是 75%


【解析】

(1)因金属块完全浸没,所以排开液体的体积和本身的体积相等,根据V=求出金属块的体积,利用F浮=ρgV排求出金属块受到的浮力;


(2)因金属块匀速上升再对金属块受力分析求出绳子对金属块的拉力,然后根据二力平衡条件判断金属块受到的重力与浮力是不是平衡力;


(3)根据平衡力的条件求出滑轮组对金属块的拉力,利用W=Fh求出拉力F的有用功;


(4)由滑轮组可知绳子的有效股数,根据F=(F拉+G动)求出滑轮组绳子的拉力,根据W=Fs求出总功,利用η=×100%求出滑轮组的机械效率.


本题涉及到的知识点较多,如体积和浮力的计算、机械效率的计算,有用功、总功的理解和运用等,综合性较强,有一定的难度;要特别注意物体不仅受重力和拉力,还要受水给它的浮力.


【答案】

(1)对金属块受力分析可知:受到竖直向上的拉力F拉和浮力F浮、竖直向下的重力G,∴金属块受到的重力与浮力不是平衡力,故A不正确;


(2)∵物体匀速上升,∴F拉=G-F浮=mg-F浮=56kg×10N/kg-200N=360N;拉力F的有用功:W有=F拉h=360N×0.5m=180J,故B不正确;


(3)金属块的体积:V===0.02m3,∵金属块完全浸没,∴金属块受到的浮力:F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N,故C正确;


(4)由滑轮组可知绳子的有效股数n=2,∴滑轮组绳子的拉力:F=(F拉+G动)=(360N+120N)=240N,拉力做的总功:W总=Fs=Fnh=240N×2×0.5m=240J,∴滑轮组的机械效率:η=×100%=×100%=75%,故D正确.

故选CD.


2.如图所示是工人利用液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。其中A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,E是柱塞,柱塞能够竖直向上支撑起重臂 OFD,再通过卷扬机C竖直向上匀速拉动钢丝绳的自由端将重物拉起。假如重物质量为 1400kg,动滑轮A及定滑轮B的质量均为100kg,卷扬机的质量为 50kg,输出功率为5kw.g 取10N/kg,不计起重臂及钢丝绳重,忽略摩擦及水的阻力。


(1)在打捞过程中,当重物浸在水中的体积为 1m3 时,求此时吊臂右端D点受到的作用力大小。


(2)在打捞过程中,某时刻杠杆处于静止状态,若此时液压油缸对吊臂的力为 N1,吊臂右端D点受力为 F=8.0×103N,若 OF:FD=1:4,求N1的大小。当重物在空中被匀速提起上升时,求卷扬机拉动钢丝绳的速度。




【解析及答案】

本题考查阿基米德原理,功率以及杠杆的平衡条件。


(1)因为物体浸没在水中,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力为;吊臂右端点受到的拉力为


(2)打捞过程中,吊臂是一个以为支点的杠杆,即有,可求


(3)滑轮组由段绳子承担重物,卷扬机拉动物体在空中匀速上升时,绳子的拉力为,根据功率的计算公式可知


上次有小伙伴说有一个滑轮部分的题不太明白,所以物理君在这里给大家讲解一下。小伙伴们有什么不明白的可以留言的方式,也可以问物理君哟~


原题所在链接:八年级下|简单机械(3)——滑轮


1.如图所示,物体B放在水平桌面上,物体A通过滑轮组拉着物体 B此时物体B保持静止状态.当用竖直向下2N的力F1拉重为1N的物体A时,能使物体 B以 0.6m/s的速度匀速向右运动,若只用水平向左的力F2拉物体B时,能使物体A以0.3m/s速度匀速上升,不计滑轮重、绳重及滑轮间的摩擦,下列判断正确的是( )

A. 物体 B 受到的摩擦力为 6N
B. 拉力 F2大小为 10N
C. 拉力 F2的功率为 1.2W
D. 拉力 F1的功率为 0.4W


【解析】

由滑轮组的结构看出,,则;当保持静止时,B所受的摩擦力等于A的重力的3倍;当B水平匀速向右运动时,所受的摩擦力等于A的重力与力之和的3倍;水平向左拉物体B时,A所受的拉力等于A的重力,也就是拉力与B所受摩擦力之差;然后对各选项逐一分析.


【解答】

解:A、当B水平匀速向右运动时,;故A错误;

B、水平向左拉物体B时,由平衡条件得:;故B错误;

C、水平向左拉物体时,B的移动速度为,拉力功率为;所以C选项是正确的;

D、用力竖直向下拉物体A时,拉力的功率,故D错误.
所以C选项是正确的.



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