图是某科技小组设计的滑轮组模型装置.滑化组由电动机提供动力,在实验室中小明和他的同学进行了如下实验:在底面积为300cm2的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体,铝块A完全

发布时间:2020-08-01 16:24:47

图是某科技小组设计的滑轮组模型装置.滑化组由电动机提供动力,在实验室中小明和他的同学进行了如下实验:在底面积为300cm2的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体,铝块A完全浸没在液体中匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η1,铝块A全部露出液面后匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η2.已知铝块A的质量为2.7kg,铝块A离开液面后,液体对容器底部的压强变化了400Pa,η1与η2之比为5:6,细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计,铝的密度为2.7×l03kg/m3,g取l0N/kg.求:
(1)铝块露出液面前电动机所提供的拉力F1;
(2)离开液面后如果铝块A以0.lm/s的速度匀速上升时,电动机所提供的拉力F2的功率;
(3)已知电动机两端的电压为8V,电动机的效率为90%,求通过电动机的电流.

网友回答

解:(1)V铝===1×10-3m3,
G铝=m铝g=2.7kg×10N/kg=27N,
由题知铝块在液体中受到的浮力:
F浮=△F=△ps=400Pa×3×10-2m2=12N,
η1===,
η2===,
∵η1:η2=5:6,
则:=5:6,
∴G动=9N;
?F1=(G铝+G动-F浮)=(27N+9N-12N)=8N;
(2)F2=(G铝+G动)=(27N+9N)=12N,
拉力F2移动速度:v=3×0.1m/s=0.3m/s,
拉力F2做功功率:P=F2v=12N×0.3m/s=3.6W;
(3)η==×100%
90%=
I=0.5A.
答:(1)铝块露出液面前电动机所提供的拉力为8N;
(2)离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时,电动机所提供的拉力F2的功率为3.6W;
(3)通过电动机的电流为0.5A.

解析分析:(1)知道铝块的质量和铝的密度,利用密度公式求铝块的体积,利用重力公式求铝块重;然后根据铝块A完全浸没在液体中和铝块A全部露出液面后,液体对容器底部的压力变化量就是铝块受到的浮力,则F浮=△F=△ps;则铝块在液体中滑轮组的机械效率η1==;?铝块离开液体面η2==;再根据η1:η2=5:6,可求动滑轮重,又因为细绳重量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计,则根据F1=(G铝+G动-F浮)可求出F1的大小.(2)铝块离开液体面,利用F2=(G铝+G动)求拉力大小,再求出拉力F2移动速度,利用P=F2v求F2的功率.(3)利用η==×100%即可求出电动机的电流.

点评:本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式、效率公式的掌握和运用,本题关键:一是知道铝块在液体中、离开液体面时使用滑轮组的有用功、总功;二是利用P=Fv;三是利用W=UIt求出的是电动机做的总功,而绳子拉力做的功为有用功.
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