【题目】快乐周三科技兴趣小组活动中,小泉同学为了探究“向水中释放潜水装置的有关规律”,他建立了如图甲所示的理想模型,由复合材料制成的圆柱体A悬挂在动滑轮下面,一根绳子通过某种绕法(未画出)将定滑轮、动滑轮组成滑轮组,绳子的一端握在小泉手中。通过缓慢释放绳子,使物体A先在空中下降,然后逐渐进入水中。实验时,物体A下表面向下移动的距离为x,小泉手拉绳子的力F与x的关系如图乙所示,已知圆柱体A的密度ρA=3×103kg/m3,底面积S=0.06m2,高H=1m;小泉同学的质量为50kg。若不计动滑轮自重,不计绳重和滑轮组各处摩擦。
(1)求A物体的重力G;
(2)通过计算猜想滑轮组中的绳子的绕法在图甲中画出一种绕法(滑轮不一定都用上);
(3)计算出图乙中Fx的数值;
(4)兴趣小组辅导员刘老师问,以上计算不计动滑轮自重,不计绳重和滑轮组各处摩擦。若只考虑动滑轮总重,不计绳重和摩擦,算得图乙中Fx的数值是450N,推算当物体A浸入水中0.5m深时,对绳子的拉力F。
【答案】(1)1800N;(2) (3)400N;(4)550N
【解析】
(1)由于圆柱体A的底面积是S=0.06 m2,高是H=1m,所以,物体A的体积是
VA =SH=0.06 m2×1m=0.06m3
物体A的质量是
m=ρV=3×103kg/m3×0.06m2×1m=180kg
A物体的重力是
G=mg=180kg×10N/kg=1800N
(2)由F-x图象知道,当x=0时,F=600N,即物体A在空中下降时的拉力为600N,由于不计动滑自重、绳重和滑轮组各处摩擦,连接动滑轮绳子的股数是
n==3段
即有三股绳子的拉力与重力G平衡,所以,绳子的绕法有多种,其中之一如下图,由于学生体重小于拉力,所以绳子自由端只能如图向上拉,不能向下拉
(3)由F-x图象知道,当x≥2m时,手拉绳子的力Fx 不变,说明此时物体A浸没在水中,故物体A排开水的体积是
V排=VA=0.06m3
此时物体A受到重力、浮力和拉力的作用,且拉力是
Fx=(G-F浮)=
×(1800N-1×103kg/m3×0.06m3×10N/kg)=400N
(4)若考虑动滑轮重,不计绳重和摩擦,算得图乙中Fx的数值是450N,由
Fx=(G+G动-F浮)
得,动滑轮重为
G动=3Fx+F浮-G=3×450N+600N-1800N=150N
当物体A浸入水中h=0.5m时,此时学生对绳子的拉力是
Fx=(G+G动-F浮)=
(1800+150N-1×103kg/m3×0.06 m2×0.5m×10N/kg)=550N
答:(1)A物体的重力是1800N;
(2)见解析;
(3)图乙中Fx的数值是400N;
(4)当物体A浸入水中0.5m深时,对绳子的拉力是550N。
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【题目】物理知识在生活中有着广泛的应用. 人们用吸管“吸”饮料时,饮料是在_______________的作用下被“吸”入口中的;小鸟飞翔时有向上的弧度,是利用流体流速越大,压强越_______________获得升力的;我国自行设计的水下滑翔机“海翼”成功下潜至6329米,打破了世界纪录,“海翼”在6000深处受到水的压强是_______________Pa. (g取10N/kg,海水密度约为1. 0×l03kg/m3)
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【题目】“抖音”App 是一款社交类的软件,“抖音”的本质是将正常录制的音频和视频通过 APP软件以 3 倍的速度快速播放而达到“短”的目的,此时声波的频率也为正常声音的 3 倍。则“抖音”的音调比正常声音的______,声波传播速度_______(选填变大、变小或不变)若以10倍速度快速播放“抖音”,人耳听到的声音相比正常播放时要少,这是因为_______。(已知人的声音频率范围 60—2500Hz)。
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【题目】某学习小组在“探究通电导体中的电流与电阻的关系”实验中,连接了如图甲所示的电路(电源电压保持4.5V不变)。
(1)用笔画线代替导线将图甲实物电路连接完整;(要求:滑动变阻器的滑片P向左移动时,电路中电流变大;导线不得交叉)
(______)
(2)连接好电路,闭合开关,发现电压表示数等于电源电压,电流表有示数,移动滑片,电表示数不变,则故障为滑动变阻_________;
(3)探究通电导体中的电流与电阻的关系实验要在电压一定时进行,图乙是小组根据测得的实验数据绘制的电流I随电阻R变化的图像。由图像可知R两端的电压为________V;当R的电阻由5Ω更换为10Ω时,闭合开关后,为使R两端的电压________ (选填“改变”或“不变”),滑动变阻器的滑片应向____(选填“左”或“右”)端滑动;若实验中R的阻值分别是5Ω、10Ω、15Ω、20Ω、25Ω,为了保证完成实验,则滑动变阻器的阻值至少是________Ω。
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【题目】如图甲所示是“探究冰熔化时温度随加热时间变化”的图像(相同时间吸收的相同),分析图像可知:
(1)冰在熔化过程中的特点是_________;
(2)该物质在第6min时的内能________(选填大于或等于或小于)第8min的内能;
(3)熔化后水和烧杯的总质量如图乙所示,其中空烧杯的质量是22.4g,冰熔化过程中吸收的热量是___J。
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【题目】随着我国经济的飞达发展,汽车已经进入寻常百姓人家。如图是一种自动测定汽车油箱内油面高度的装置。R0为定值电阻,R是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆的一端。从油量表(由电流表改装)指针所指的刻度就可知道油箱内油面高低,当油面下降时,滑动变阻器连入电路的阻值将______,电流表的示数将______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。若换用电压表改装成油量表,要求油面升高时电压表示数变大,电压表应并联在图______元件两端。
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【题目】将皮球从离地某一高度O点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图所示,下列说法正确的是
A. 皮球经过同高度的A、B两点时动能相等
B. 皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C. 皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D. 若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑
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【题目】在“再探动滑轮”活动中,实验装置如图所示:
(1)在测量作用在绳端的拉力时,要竖直向上_______拉动弹簧测力计,使挂在动滑轮下面的钩码缓缓上升;
(2)下表是某同学实验时记录的实验数据:
序号 | 动滑轮重G/N | 钩码重G/N | 钩码上升高度h/ cm | 绳端拉力F/N | 绳端移动距离s/cm | 机械效率 |
1 | 0.1 | 1 | 10 | 0.6 | 20 | 83.3% |
2 | 0.1 | 2 | 10 | 1.1 | 20 | |
3 | 0.2 | 2 | 10 | 1.2 | 20 | 83.3% |
分析表中数据可知:
①第2次实验中,动滑轮的机械效率是_______;
②对于同一动滑轮,所提升钩码的重力增大,机械效率将_______(选填“增大”、“减小”或“不变”,下同);提升相同重力的钩码时,动滑轮的重力增大,其机械效率将_______。
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【题目】如图所示,电源电压保持不变,灯泡L标有“6V 0.6W”的字样,R为定值电阻。闭合S、断开S1,灯泡正常发光;再闭合S1,发现电流表示数变化了0.3A,则R的阻值为________Ω,通电1min灯泡L和电阻R消耗的电能之比是___________。(设灯丝电阻不变)
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