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中考临近 学霸分享之力学:如何掌握浮力与滑轮组综合题解题思路

时间:2022-01-12 23:46:46

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中考临近 学霸分享之力学:如何掌握浮力与滑轮组综合题解题思路

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浮力与滑轮组相结合的综合题是中考物理中的难点,很多同学感觉这类题型比较难对付,为了帮助大家克服困难、成功解题,本文就例题详细讲解分析解题的思路和方法,希望能给大家带来帮助。

例题

小成用滑轮组打捞水中物体A,工作时小成站在长方体水泥块B上。当物体完全在水中以0.2m/s的速度匀速上升时,小成竖直向下拉绳的力为F1,此时滑轮组的机械效率为80%,水泥块B对水平地面的压强为p1,。当物体完全在空气中匀速上升时,小成竖直向下拉绳的力为F2,此时滑轮组的机械效率为84%,水泥块B对水平地面的压强为p2。已知:物体A的体积为0.025m3,p1 :p2=4:3,小成的质量为64kg。不计绳重和摩擦,g取10N/kg。求:

(1)物体A的密度。

(2)物体A完全在水中被匀速提升时,拉力F1的功率P。

(3)水泥块B的质量。

1、物体A完全在空气中,对系统中的各组成部分进行受力分析,得到各物理量间的数量关系

根据题目中的条件:物体A在空中匀速上升,则物体处于平衡状态。

对物体A进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G1和滑轮对物体A的拉力F拉2,根据物体平衡的条件: F拉2=G1。

把物体A和动滑轮作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力和(G动+G1)与两股绳的拉力2F2,根据物体平衡的条件:G动+G1= 2F2,则F2=(G动+G1)/2。

由题目中的条件:s=2h,η2=84%,根据机械效率的计算公式:η2=W有2/W总2=F拉2h/F2s=G1/(G动+G1)= 84%,则G动:G1=4:21。

把小成和水泥块B作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力和(G人+G2)与竖直向上的绳的拉力F2、地面的支持力N2,根据物体受力平衡的条件:G人+G2= F2+ N2。

根据作用力与反作用力的关系,则地面对水泥块B的支持力N2与水泥块B对地面的压力F压2相等,即N2=F压2。

根据压强的计算公式:P2=F压2/S,则F压2=P2S。

根据题目中的结论:G人+G2= F2+ N2,N2=F压2,F压2=P2S,则G人+G2= F2+ P2S,即P2S= G人+G2- F2。

2、物体A完全浸没在水中,考虑浮力的情况下,对系统进行受力分析,得到相关物理量间的数量关系

根据题目中的条件:物体A在水中匀速上升,则物体处于平衡状态。

对物体A进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力G1和竖直向上的浮力F浮、滑轮对物体A的拉力F拉1。根据物体平衡的条件:G1=F浮+F拉1,则F拉1=G1-F浮。

把物体A和动滑轮作为一个整体进行受力分析,在竖直方向上受到竖直向下的重力和(G动+G1)与竖直向上的浮力F浮、两股绳的拉力2F1。根据物体平衡的条件:G动+G1=F浮+2F1,则F1=(G动+G1-F浮)/2。

由题目中的条件:s=2h,η1=80%,根据机械效率的计算公式:η1=W有1/W总1=F拉1h/F1s=(G1-F浮)/(G动+G1-F浮)= 80%。

根据结论:G动:G1=4:21,(G1-F浮)/(G动+G1-F浮)= 80%,则F浮:G1=5:21。

由题目中的条件和结论:V排=V,F浮:G1=5:21,根据浮力和重力的计算公式:F浮=ρ水gV排,G1=ρ1gV,则F浮:G1=ρ水:ρ1=5:21,即ρ1=21ρ水/5=4.2×10kg/m。

由题目中的条件和结论:V=0.025m,ρ1=4.2×10kg/m,根据重力的计算公式:G1=ρ1gV,则G1=1050N。

根据结论:G动:G1=4:21,F浮:G1=5:21,则G动=200N,F浮=250N。

根据结论:F1=(G动+G1-F浮)/2,F2=(G动+G1)/2,G动=200N,F浮=250N,G1=1050N,则F1=500N, F2=625N。

根据题目中的条件:物块A的速度v1=0.2m/s,则拉力F1的移动速度v=2v1=0.4 m/s。

由题目中的条件:F1=500N,v=0.4 m/s,根据功率的计算公式:P=F1v=200W。

把小成和水泥块B作为一个整体进行受力分析,参照第一部分的解题思路,可得:G人+G2= F1+ P1S,即P1S= G人+G2- F1。

由题目中的条:m人=64kg,根据重力的计算公式:G人=m人g=640N。

根据题目中的条件和结论:P1S= G人+G2- F1,P2S= G人+G2- F2,P1 :P2=4:3,则P1:P2=(640+G2-500)/(640+ G2-625),即水泥块B的重力G2=360N。

由结论:G2=360N,根据重力的计算公式:G2=m2g,则水泥块B的质量m2=G2/g=36kg。

总之,浮力与滑轮组相结合的综合题具有相当大的难度,只有认真进行受力分析,灵活运用相关公式,并利用等量替换的方法进行解题,才能轻松应对这类题型,为物理中考取得高分助力。

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