Question

7．如圖所示的滑輪組，不計繩子重及滑輪摩擦，重物G=100N，每一個滑輪重20N．當(dāng)繩自由端拉力F 豎直向上大小為30N 時，重物G 仍靜止在地面上，則它的重力與支持力不是（選填“是”或“不是”）一對平衡力．當(dāng)拉力F 為40N 時，恰能讓重物G以0.1m/s 的速度勻速上升，則此滑輪組的機(jī)械效率為83.3%（結(jié)果保留一位小數(shù)）．若將該物體輕輕放入裝滿水的大水池中，靜止時物體有$\frac{1}{4}$ 的體積露出水面，則從水池中溢出的水重為100N．

Answer 1

分析 （1）由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，不計繩子重及滑輪摩擦，拉力F=$\frac{1}{3}$（F_拉+G_輪），據(jù)此求重物受到滑輪組的拉力，和物體重力比較，得出重力和支持力的大小關(guān)系，進(jìn)而判斷重力與支持力是不是一對平衡力；
（2）當(dāng)重物勻速上升時，不計繩子重及滑輪摩擦，拉力F=$\frac{1}{3}$（G+G_輪），拉力端移動距離s=3h，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F3h}$=$\frac{G}{3F}$求滑輪組的機(jī)械效率；
（3）將該物體輕輕放入裝滿水的大水池中，靜止時物體有$\frac{1}{4}$ 的體積露出水面，處于漂浮狀態(tài)，物體受到的浮力等于其重力，再利用阿基米德原理可求排開水的重力，即從水池中溢出的水重．

解答 解：
（1）由圖知，使用的滑輪組n=3，不計繩子重及滑輪摩擦，拉力F=$\frac{1}{3}$（F_拉+G_輪），則重物受到滑輪組的拉力：F_拉=3F-G_輪=3×30N-20N=70N，
因為F_拉＜G
所以此時重物受到重力、支持力和拉力的作用，
因為重力和支持力的大小不相等，所以重力與支持力不是一對平衡力；
（2）當(dāng)重物勻速上升時，不計繩子重及滑輪摩擦，拉力F′=$\frac{1}{3}$（G+G_輪）=$\frac{1}{3}$（100N+20N）=40N，
拉力端移動距離s=3h，
因為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F3h}$=$\frac{G}{3F}$，
所以滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{G}{3F′}$=$\frac{100N}{3×40N}$×100%≈83.3%；
（3）將該物體輕輕放入裝滿水的大水池中，靜止時物體有$\frac{1}{4}$ 的體積露出水面，處于漂浮狀態(tài)，
物體受到的浮力：
F_浮=G=100N，
由阿基米德原理可得從水池中溢出的水重：
G_溢=G_排=F_浮=100N．
故答案為：不是；83.3%；100．

點(diǎn)評 本題為力學(xué)綜合題，考查了二力平衡的條件、滑輪組的計算、阿基米德原理和物體漂浮條件的應(yīng)用，要求靈活應(yīng)用所學(xué)知識，易錯題！