分析 (1)已知集裝箱底面積為10m2、高為2m.可求得其體積,浸沒(méi)在水中,V排=V物,根據(jù)F浮=ρgV排可求得集裝箱受到的浮力;
(2)集裝箱靜放在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓力等于重力,又知受力面積,利用p=FS計(jì)算壓強(qiáng).
(3)根據(jù)F拉=G-F浮可求得拉力,再利用W=F拉s可求得集裝箱受到的拉力所做的功.
(4)根據(jù)杠桿的平衡條件求出B處所受的力,鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計(jì)時(shí)向上拉力做的功為總功、克服物體重力和所受浮力之差做的功為有用功,然后利用效率公式求出滑輪組的機(jī)械效率.
解答 解:
(1)集裝箱浸沒(méi)在水中時(shí),排開水的體積V排=V物=Sh=10m2×2m=20m3,
浸沒(méi)在水中的集裝箱受到的浮力:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2×105N;
(2)集裝箱靜放在水平地面時(shí),對(duì)地面的壓力:F=G=mg=4×104kg×10N/kg=4×105N,
集裝箱對(duì)地面壓強(qiáng):p=FS=4×105N10m2=4×104Pa;
(3)集裝箱浸沒(méi)在水中時(shí),集裝箱受到的拉力:F拉=G-F浮=4×105N-2×105N=2×105N;
集裝箱受到的拉力所做的功:W=F拉s=2×105N×2m=4×105J;
(4)如圖所示,做出動(dòng)力臂L1和阻力臂L2,
因?yàn)椤鰿OG∽△BOF,且OB:OC=5:1.
所以由相似三角形的性質(zhì)可得OFOG=OBOC=51,即L2L1=51,
由杠桿平衡條件可得,起重機(jī)吊臂B處受到的作用力:
F2=F1L1L2=F1L15L1=15F1=15×2×106N=4×105N;
由圖可知n=3,則繩子自由端的拉力F=13F2,
集裝箱沒(méi)有露出水面被勻速提升的過(guò)沉中,起重機(jī)的滑輪組的機(jī)械效率
η=W有用W總(cāng)=F拉hFs=F拉h13F2×3h=F拉F2=2×105N4×105N×100%=50%.
答:(1)浸沒(méi)在水中的集裝箱受到的浮力為2×105N;
(2)當(dāng)集裝箱放在水平地面上,起重機(jī)未對(duì)集裝箱施力時(shí),集裝箱對(duì)地面的壓強(qiáng)為4×104Pa;
(3)若集裝箱在水中被提升2m(沒(méi)露出水面),集裝箱受到的拉力所做的功為4×105J;
(4)起重機(jī)的滑輪組的機(jī)械效率為50%.
點(diǎn)評(píng) 此題考查重力、壓強(qiáng)、功和功率的計(jì)算,涉及到二力平衡的條件的應(yīng)用,是一道綜合性較強(qiáng)的題目,關(guān)鍵是知道集裝箱靜放在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓力等于重力.
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:多選題
A. | 重力做功為2000J | B. | 重力的功率為零 | ||
C. | 拉力做功為100J | D. | 拉力的功率為150W |
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題
選用的器材 | 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 | 操作方法 | 發(fā)生現(xiàn)象 |
示例:錐子、橡皮泥 | 探究:壓力的作用效果與什么因素有關(guān) | 分別用錐子的兩端用相同的力壓橡皮泥 | 用錐子壓橡皮泥時(shí),凹陷明顯 |
①小石塊、一張白紙 | 探究:物體是否具有慣性 | 將白紙放在桌面上,小石塊放在紙上,迅速抽出白紙 | 小石塊落回到原來(lái)位置 |
② 錐子、塑料瓶及水 | 探究:液體內(nèi)部壓強(qiáng)與什么因素有關(guān) | 在裝滿水的塑料瓶壁不同深度處用錐子打幾個(gè)孔 | 水射的遠(yuǎn)近不同 |
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題
A. | 越省力的機(jī)械,機(jī)械效率越高 | |
B. | 做功越少的機(jī)械,機(jī)械效率越低 | |
C. | 做功越慢的機(jī)械,機(jī)械效率越低 | |
D. | 總功相同,有用功越大的機(jī)械,機(jī)械效率越高 |
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:解答題
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:實(shí)驗(yàn)探究題
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