【题目】废弃空矿井的底部固定一减震弹簧,弹簧上端与装有监控仪器的长方体空心铁盒A相连,A放在弹簧上平衡时,弹簧被压缩了10cm。当在井中注满水的过程中,A缓慢上升20cm后就不再升高。此时将另一个体积形状与A相同的有磁性的盒子B用绳子系住释放到水下,B碰到A的上表面后二者在磁力作用下吸在一起。与此同时,A与弹簧脱开,绳子的另一端与如图1所示的滑轮组相连,工人站在水平地面上,将A和B一起完全拉出水面,此过程中滑轮组的机械效率η随时间t变化的图象如图2所示,已知铁盒A的高度l为30cm,减震弹簧的弹力大小F弹随注水时A上升的高度h变化的图象如图3所示,不计绳重,滑轮轴处的摩擦和水的阻力,g=10N/kg。
求:(1)铁盒A的体积。
(2)动滑轮的总重。
(3)假设人拉绳的速度保持恒定,求A、B出水前人的拉力F的功率。
【答案】(1)4×10﹣2m3;(2)240N;(3)80W。
【解析】
(1)A在弹簧上平衡时受力分析如答图1甲,则 GA=F弹,
由F弹﹣h图象知上升高度h=0时,F弹=200N,∴GA=200N。
当A上升了20cm后不再升高,说明此时A全部浸没在水中,
由图3图象可知:水的高度在10cm以内时,弹簧对物体A的弹力随水的高度的增加而减小,在水的高度为10cm,没有弹力了,水的高度再增加时,由于物体A会继续上升,则弹簧会因伸长而产生向下的拉力,所以水的高度在20cm时,由图3图象可知弹簧对物体A产生向下的拉力为200N;
受力分析如答图2乙,
此时有,
由图象知上升高度h=20cm时,F弹′=200N,
F浮=200N+200N=400N,
根据阿基米德原理得:;
(2)由η﹣t图象可知t1=4s时,η1=40%,对应B的上表面刚到达水面的状态,
A、B的受力分析如答图2,绳的拉力T1、GA、GB、2F浮,则,
∴,
在不计绳重,滑轮轴处的摩擦和水的阻力时,,
即:﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由η﹣t图象可知t2=7s时,η2=80%,对应A的下表面刚离开水面的状态,
A、B的受力分析如图3,绳的拉力T2、GA、GB,则
∴,
,即:
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①②联立解得,
(3)滑轮组的绳子股数为4股,由η﹣t图象可知t1=4s到t2=7s是A、B出水的过程,这段时间内上升的距离为2L,
所以人拉绳的速度
出水前人的拉力
拉力F的功率是:。
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【题目】小芳和小丽进行“探究串联电路的电压规律”的实验电路如图甲:
(1)如图甲的电路检查连接无误后,闭合开关,电压表的示数如图乙,为_____V;
(2)在测L2两端的电压时,小芳为了节省实验时间,想让电压表所接的B接点不动,只断开A接点并改接到C接点上测出BC间的电压,小丽认为这种做法是_____(填“正确”或“错误”);其原因是_____;
(3)方法改进后,分别测出BC、AC间的电压记录在的表格中,她们分析实验数据得出结论:串联电路中电源两端电压_____各用电器两端的电压之和(选填“等于”“不等于”),请你指出小芳和小丽完成实验的不足之处_____。
UAB/V | UBC/V | UAC/V |
1.4 | 4.2 |
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【题目】某型号电饭锅有高温档和低温档两个档位,其原理如图所示,则当开关置于_____ (选填“1”或“2”)位置时为高温挡。已知高温档额定功率是1100W,当电饭锅以高温档正常工作1min消耗的电能为_____J:若已知低温档额定功率是440W,电阻R=_____Ω。
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【题目】某家庭用的燃气热水器,将20 kg的水从20℃加热到70℃,完全燃烧了0.2 kg的燃气。已知水的比热容为4.2×103 J/(kg·℃),燃气的热值为5×107 J/kg。求:
(1)燃气完全燃烧放出的热量Q1;
(2)水吸收的热量Q2;
(3)该热水器烧水的效率。
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【题目】甲、乙两地相距s0,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每10km的电阻为R0欧姆。现输电线的某处发生了短路,为确定短路位置,检修员在甲地利用电压表、电流表和电源接成如图所示电路进行测量。当电压表的示数为U0伏特时,电流表的示数为I0安培,则短路位置离甲地的距离为_____km(测量时所用导线的电阻忽略不计);若测出的电流越大,说明短路处离甲地更_____(选填“远”或“近”)
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【题目】在探究杠杆平衡条件的实验中,如果杠杆右侧高左侧低,则可将左侧的平衡螺母向_____调节,使其在水平位置平衡.如图所示,在支点左侧20cm刻度处挂3个重均为0.5N的钩码,在支点右侧15cm刻度处用弹簧测力计拉杠杆,使其水平平衡.要使弹簧测力计示数最小,弹簧测力计的拉力应沿_____方向,此时读数为_____N.
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【题目】太阳能热水器的电脑芯片可以通过“水位水温传感器”的电阻变化来检测水位和水温变化,从而自动控制进水、加热等.某型号的太阳能热水器的“水位水温传感器”有红、蓝、白、绿四根不同颜色的引出线,其内部结构示意图如图1,其中的水位传感器利用不纯净的水能导电的性质来工作.问:
(1)当水箱内的水面由图1的C处降低到D处时,红、蓝两线间的电阻变化了多少kΩ?(四个电阻阻值都等于10kΩ,水箱内A、B、C、D、E、F、G、H均为裸露的金属触点,忽略水的电阻);如果实际水位已经下降了,但它的显示屏总显示水是满的,那么水位传感器的故障原因是什么?
(2)阴雨天时需要电辅助加热.已知加热功率为1500W,要把水箱里的150kg水从40℃加热到60℃,需要多长时间?[c水=4.2×103J/(kg℃);不计热损失]
(3)张杨手头有一个维修师傅换下来的“水位水温传感器”,其热敏电阻还是好的,于是就想自制一个指针式热敏温度计,他设计的电路如图2所示.如果电路中电源电压等于l2V,定值电阻R0的阻值是2kΩ,上网查到这种热敏电阻的阻值随温度变化的关系如图3所示,那么,这个指针式热敏温度计的25℃温度刻度跟电压表多少伏的刻度对应?
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【题目】2017年,陕西西安建成了一个高100多米的“除霾神器”---大型太阳能城市空气清洁综合系统(简称除霾塔),在重污染天气里,除霾塔可将以该塔为中心的10平方公里区域的空气PM2.5浓度平均降低15%,下列有关说法正确的是
A. PM2.5是指大气中直径小于2.5纳米的颗粒物
B. 雾霾颗粒物的运动就是分子的无规则运动
C. 环境温度低于0℃时,雾霾颗粒将不再运动
D. 利用静电除尘可以去除空气中的PM2.5颗粒,是因为带电体可以吸引轻小物体。
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【题目】在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,让小车从斜面上由静止释放小车下滑后撞击斜面底部的木块。
(1)小车进入水平面时的动能是由_____转化来的。实验时木块被推得越远,小车对木块_____越多,表明小车的动能越大。
(2)同一小车从斜面不同高度由静止释放,如图甲、乙所示,是探究动能大小与_____的关系。
(3)换用质量不同的小车从斜面的相同高度由静止释放,目的是探究动能的大小与_____关系。
(4)实验中若使用的木块质量较大,为保证较好的实验效果,方法有多种,请说出你的一种方法:_____。
(5)木块最终会停下来的主要原因是_____,在此过程中木块把_____转化为_____。
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