登录
14. 如图所示为测定滑轮组机械效率的实验装置，被提升的物体重6 N。
(1)实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做
(2)物体上升10 cm过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是
(3)仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将
(1)实验操作时，应用弹簧测力计拉着物体，沿竖直方向做
匀速
运动；弹簧测力计的示数是2.8
N。(2)物体上升10 cm过程中，弹簧测力计的示数保持不变，则拉力所做的总功是
0.84
J。滑轮组的机械效率是71.4%
（百分号前保留一位小数）。(3)仅增加所提物体的重力（不计绳重和摩擦），拉力所做的额外功将
不变
，滑轮组的机械效率将增大
。（均填“增大”“减小”或“不变”）答案
14.(1)匀速 2.8 (2)0.84 71.4%
(3)不变 增大
(3)不变 增大
解析
【分析】
要解决这道滑轮组相关的问题，需分步骤思考：首先，实验中拉弹簧测力计做匀速直线运动才能保证拉力等于测力计示数；读取弹簧测力计时要先确定分度值再读数；计算总功需先确定滑轮组承担物重的绳子段数，得到绳子移动距离后计算；机械效率是有用功与总功的比值；额外功在不计绳重摩擦时来自动滑轮，物重变化时额外功和机械效率的变化需结合公式分析。
【解析】
(1) 实验操作时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，需沿竖直方向做匀速直线运动；观察弹簧测力计，分度值为0.2N，指针指向2.8N，故示数为2.8N。
(2) 由滑轮组绕线可知，承担物重的绳子段数n=3，物体上升高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；总功W总=Fs=2.8N×0.3m=0.84J；有用功W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；机械效率η=W有/W总×100%=0.6J/0.84J×100%≈71.4%。
(3) 不计绳重和摩擦，额外功是提升动滑轮做的功，W额=G动h，增加物重时，G动和h不变，故额外功不变；机械效率η=G/(G+G动)，物重G增大，机械效率增大。
【答案】
(1) 匀速直线；2.8 (2) 0.84；71.4% (3) 不变；增大
【知识点】
滑轮组机械效率、弹簧测力计读数、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的测定，涵盖实验操作要点、功与机械效率的计算，以及影响机械效率的因素，需掌握滑轮组绳子段数的判断和相关公式的应用，是力学综合的基础题型。
【难度系数】
0.5
要解决这道滑轮组相关的问题，需分步骤思考：首先，实验中拉弹簧测力计做匀速直线运动才能保证拉力等于测力计示数；读取弹簧测力计时要先确定分度值再读数；计算总功需先确定滑轮组承担物重的绳子段数，得到绳子移动距离后计算；机械效率是有用功与总功的比值；额外功在不计绳重摩擦时来自动滑轮，物重变化时额外功和机械效率的变化需结合公式分析。
【解析】
(1) 实验操作时，为使弹簧测力计示数等于拉力大小，需沿竖直方向做匀速直线运动；观察弹簧测力计，分度值为0.2N，指针指向2.8N，故示数为2.8N。
(2) 由滑轮组绕线可知，承担物重的绳子段数n=3，物体上升高度h=10cm=0.1m，绳子自由端移动距离s=nh=3×0.1m=0.3m；总功W总=Fs=2.8N×0.3m=0.84J；有用功W有=Gh=6N×0.1m=0.6J；机械效率η=W有/W总×100%=0.6J/0.84J×100%≈71.4%。
(3) 不计绳重和摩擦，额外功是提升动滑轮做的功，W额=G动h，增加物重时，G动和h不变，故额外功不变；机械效率η=G/(G+G动)，物重G增大，机械效率增大。
【答案】
(1) 匀速直线；2.8 (2) 0.84；71.4% (3) 不变；增大
【知识点】
滑轮组机械效率、弹簧测力计读数、功的计算
【点评】
本题考查滑轮组机械效率的测定，涵盖实验操作要点、功与机械效率的计算，以及影响机械效率的因素，需掌握滑轮组绳子段数的判断和相关公式的应用，是力学综合的基础题型。
【难度系数】
0.5
15.小英同学得到一棱长为10 cm，密度为0.7 g/cm³的正方体木块，她将木块用细线系于圆柱形容器的水中，如图所示，请你帮她解决以下几个问题：(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×10³ kg/m³）
(1)木块所受的浮力为多少？
(2)细线的拉力为多少？
(3)剪断细线后，木块静止时所受的浮力为多少？
(1)木块所受的浮力为多少？
(2)细线的拉力为多少？
(3)剪断细线后，木块静止时所受的浮力为多少？
答案
15.解:(1)木块浸没时排开水的体积:
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^{3}=10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}$,
木块浸没在水中时受到的浮力:$F_{浮}=\rho_{水}\ gV_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=10\ \mathrm{N}$。
(2)木块所受的重力:$G_{木}=m_{木}\ g=\rho_{木}\ gV_{木}=0.7×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=7\ \mathrm{N}$,
细线的拉力:$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$。
(3)因为木块浸没时所受的浮力大于重力,所以木块释放后会上浮,最终漂浮。所以木块静止时所受的浮力:$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$。
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^{3}=10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}$,
木块浸没在水中时受到的浮力:$F_{浮}=\rho_{水}\ gV_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=10\ \mathrm{N}$。
(2)木块所受的重力:$G_{木}=m_{木}\ g=\rho_{木}\ gV_{木}=0.7×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=7\ \mathrm{N}$,
细线的拉力:$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$。
(3)因为木块浸没时所受的浮力大于重力,所以木块释放后会上浮,最终漂浮。所以木块静止时所受的浮力:$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$。
解析
【分析】
要解决这道题，需分三步分析：
1. 第(1)问：木块被细线系住浸没在水中，排开水的体积等于木块自身的体积，根据阿基米德原理即可计算浮力；
2. 第(2)问：木块静止时受力平衡，受到向上的浮力、向下的重力和细线向下的拉力，因此浮力等于重力与拉力之和，先算出木块重力，再求拉力；
3. 第(3)问：剪断细线后，木块上浮最终漂浮，根据物体漂浮时浮力等于重力，即可得到静止时的浮力。
【解析】
解：(1) 木块浸没时排开水的体积等于木块体积：
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^{3}=10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}$
根据阿基米德原理，木块浸没时受到的浮力：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=10\ \mathrm{N}$
(2) 木块的重力：
$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=7\ \mathrm{N}$
木块静止时受力平衡，浮力等于重力与细线拉力之和，因此细线的拉力：
$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$
(3) 剪断细线后，木块浸没时的浮力大于自身重力，会上浮最终漂浮，根据物体漂浮条件，浮力等于重力，因此木块静止时所受的浮力：
$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 10 N；(2) 3 N；(3) 7 N
【知识点】
阿基米德原理、浮力受力分析、物体浮沉条件
【点评】
本题考查浮力的基础计算，结合阿基米德原理、受力平衡和浮沉条件求解，属于初中物理浮力部分的基础题型，需掌握相关公式和受力分析方法，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需分三步分析：
1. 第(1)问：木块被细线系住浸没在水中，排开水的体积等于木块自身的体积，根据阿基米德原理即可计算浮力；
2. 第(2)问：木块静止时受力平衡，受到向上的浮力、向下的重力和细线向下的拉力，因此浮力等于重力与拉力之和，先算出木块重力，再求拉力；
3. 第(3)问：剪断细线后，木块上浮最终漂浮，根据物体漂浮时浮力等于重力，即可得到静止时的浮力。
【解析】
解：(1) 木块浸没时排开水的体积等于木块体积：
$V_{排}=V_{木}=(0.1\ \mathrm{m})^{3}=10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}$
根据阿基米德原理，木块浸没时受到的浮力：
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=10\ \mathrm{N}$
(2) 木块的重力：
$G_{木}=m_{木}g=\rho_{木}gV_{木}=0.7×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}×10^{-3}\ \mathrm{m}^{3}=7\ \mathrm{N}$
木块静止时受力平衡，浮力等于重力与细线拉力之和，因此细线的拉力：
$F_{拉}=F_{浮}-G_{木}=10\ \mathrm{N}-7\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$
(3) 剪断细线后，木块浸没时的浮力大于自身重力，会上浮最终漂浮，根据物体漂浮条件，浮力等于重力，因此木块静止时所受的浮力：
$F_{浮1}=G_{木}=7\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 10 N；(2) 3 N；(3) 7 N
【知识点】
阿基米德原理、浮力受力分析、物体浮沉条件
【点评】
本题考查浮力的基础计算，结合阿基米德原理、受力平衡和浮沉条件求解，属于初中物理浮力部分的基础题型，需掌握相关公式和受力分析方法，难度适中。
【难度系数】
0.6
