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物理中考冲刺——历年真题压强浮力机械效率功率综合题

时间:2023-07-16 15:53:31

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物理中考冲刺——历年真题压强浮力机械效率功率综合题

例1:如图所示,

实心物体A漂浮在水面上,现利用电动机通过滑轮组拉动A,使A向下运动。已知A的体积为1m3,密度为0.5×103kg/m3.动滑轮重为1×103N,电动机工作时拉绳子的功率为1.2×103W且保持不变,不计绳重、摩擦和水的阻力,

求:(1)A的重力;

(2)A浸没在水中受到的浮力;

(3)A向下运动的最小速度;

(4)A向下运动过程中,滑轮组机械效率的最大值。

分析:(1)已知A的体积和密度可求得其质量,利用G=mg可求得其重力;

(2)已知A的体积,利用F浮=G排=ρ水gV排可求得A浸没在水中受到的浮力;

(3)由图知当绳子对物体A拉力最大时A向下运动的速度最小;对A做受力分析可得,当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大:电动机对绳子的拉力F=1/3(F浮G),由P=W/t=Fs/t=Fv可求得绳子下运动的最小速度,然后可知A向下运动的最小速度;

(4)由题意知A向下运动过程中,利用η=W有用/W总=G最大/G最大+G动可求得滑轮组机械效率的最大值:

解答:(1)由ρ=m/V可得,A的质量:mA=ρAVA=0.5×103kg/m3×1m3=0.5×103kg;A的重力:GA=mAg=0.5×103kg×10N/kg=5000N;

(2)A浸没在水中V排=VA=1m3,A浸没在水中受到的浮力:F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N;

(3)当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大,电动机对绳子的拉力:F=1/3(F浮G+G动)=1/3(1×104N5000N+1×103N)=2000N,由P=W/t=Fs/t=Fv可得,绳子端向下运动的最小速度:v绳=v=P/F=1.2×103W/2000N=0.6m/s;则A向下运动的最小速度v=1/3v绳=1/3×0.6m/s=0.2m/s;

(4)当A完全浸没时绳子对物体A拉力最大,A向下运动过程中的有用功:W有用=(F浮G)h,总功W总=Fs=1/3(F浮G+G动)3h=(F浮G+G动)h,滑轮组机械效率的最大值:η=W有用/W总=(F浮G)h/(F浮G+G动)h=F浮G/F浮G+G动=1×104N5000N1×104N5000N+1×103N≈83.3%。

答:(1)A的重力为5000N;(2)A浸没在水中受到的浮力为1×104N;(3)A向下运动的最小速度为0.2m/s;(4)A向下运动过程中,滑轮组机械效率的最大值为83.3%。

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