踐行者初中物理力學(xué)典題詳解第688題

解析:1由題意可知以下信息:

①圓柱形容器:

ⅰ底面積S容=1000cm2=0.1m2，

ⅱ容器高h(yuǎn)1=6m；

②圓柱形物塊A:

ⅰ底面積SA=500cm2=5×10?2m2，

ⅱ高h(yuǎn)=1m，

ⅲ密度ρA=2.0×103kg/m3，

ⅳ VA=SAh

=5×10?2m2×1m=5×10?2m3，

ⅴ重力GA=ρAVAg

=2.0×103kg/m3×5×10?2m3×10N/kg

=1000N；

③容器中水深H=5m；

④開(kāi)始時(shí)，物塊A下表面與容器底面之間不密合，說(shuō)明物體受到水的浮力，

且知物塊A浸在水中時(shí)受到的浮力

F浮=ρ水gV排=ρ水gVA

=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10?2m3

=500N；

⑤滑輪組:

ⅰG動(dòng)=50N，

ⅱF繩max=750N，

ⅲvA=0.5m/s，

ⅳ不計(jì)水的阻力、重和摩擦，定滑輪上方固定，

v 動(dòng)滑輪承擔(dān)力的繩子的股數(shù)n=2，

ⅵ v繩=nvA=2×0.5m/s=1m/s；

⑥人:

ⅰG人=600N，

ⅱS人=2×200cm2=4×10?2m2。

2問(wèn)題一:物塊A露出水面前，小明對(duì)地面的壓強(qiáng)

由上可知:人對(duì)繩的拉力

F=(GA+G動(dòng)-F浮)/n

=(1000N+50N-500N)/2

=1450/2=275N，

人對(duì)地面的壓力

F壓=G人-F=600N-275N=325N，

人對(duì)地面的壓強(qiáng)p=F壓/S人

=325N/4×10?2m2

=8125Pa。

3求最大機(jī)械效率

①因?yàn)镕繩max=750N，

所以繩對(duì)物體A的拉力Tmax=750N，

則Fmax=(Tmax+G動(dòng))/n

=(750N+50N)/2=400N

則:ηmax=Tmax/(Tmax+G動(dòng))×100%

=750N/(750N+50N)×100%

=93.75%，

F浮min=G-Tmax

=1000N-750N=250N，

即當(dāng)F浮=250N時(shí)，繩子恰好被拉斷。

4求經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間繩子會(huì)被拉斷

由上可知:

①當(dāng)F浮min=250N時(shí)，

V排=F浮/ρ水g

=250N/1.0×103kg/m3×10N/kg

=2.5×10?2m3，

h浸'=V排/SA

=2.5×10?2m3/5×10?2m2

=0.5m，

②ΔF浮max=F浮-F浮min

=500N-250N=250N，

ΔV排max=ΔF浮max/ρ水g

=250N/1.0×103kg/m3×10N/kg

=2.5×10?2m3，

水位下降高度Δh=ΔV排max/S容

=2.5×10?2m3/0.1m2

=0.25m，

以物體A下表面為研究對(duì)象，

則物體A移動(dòng)的距離s=H-Δh-h浸

=5m-0.25m-0.5m=4.25m，

③vA=0.5m/s，

則當(dāng)t=s/vA

=4.25m/0.5m/s=8.5s時(shí)，

繩子被拉斷。

5求整個(gè)過(guò)程中人拉繩的最大功率

由上可知:Fmax=400N，v繩=1m/s，

則Pmax=Fmaxv繩=400N×1m/s=400W。

綜上:AC正確。