(2013•昌平区一模)用如图甲所示的滑轮组(不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦)将一个重为78N的铁块A匀速提升2m,拉力F
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解题思路:从图可知,承担物种绳子的段数为n=2,则S=2h.(1)知道铁块的重力和铁块上升的高度,可利用公式W有用=Gh计算出有用功,又知道拉力F做的总功,从而可以计算出额外功的大小,不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦,可利用公式W额=G轮h计算出动滑轮重;判断出D是否符合题意.(2)可利用公式η=W有用W总计算出甲图的机械效率;(3)铁块在水中时会受到浮力的作用,知道铁块的重力,可利用公式m=Gg计算出铁块的质量,又知道铁块的密度,可利用公式v=mρ计算出铁块的体积,即排开水的体积,再利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算出铁块受到的浮力,再利用公式F=12(G+G轮-F浮)计算出拉力F′的大小;又知道绳子末端移动的距离,可利用公式W总=FS计算出拉力F′做的总功;判断出C是否符合题意.(4)可利用公式η=W有用W总计算出乙图的机械效率;判断出AB是否符合题意.

从图可知,承担物种绳子的段数为n=2,

(1)∵G=78N,h=2m,W=200J,

∴有用功为:W有用=Gh=78N×2m=156J,

则所做的额外功为:W额外=W-W有用=200J-156J=44J,

∵不计绳的质量和滑轮与轴的摩擦,

∴W额外=Gh,即44J=G×2m,

∴动滑轮重为:G=22N.故D错误不符合题意.

(2)∵W=200J,W有用=156J,

∴甲图的机械效率为:η=

W有用

W总=[156J/200J]=78%.

(3)∵G=78N,

∴铁块质量为:m=[G/g]=[78N/10N/kg]=7.8kg,

而ρ=7.8×103kg/m3

∴铁块的体积为:V=[m

ρ铁=

7.8kg

7.8×103kg/m3=0.001m3

即V=V=0.001m3

则铁块受到的浮力为:FgV=1000kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N,

∴拉力F′的大小为:F′=

1/2](G+G-F)=[1/2]×(78N+22N-10N)=45N,

而S=2h=2×2m=4m,

∴拉力F′做的总功为:W′=F′S=45N×4m=180J.故C正确符合题意.

(4)铁块的重力为:G=78N,

铁块受到的浮力为:F=10N.

滑轮组对铁块的拉力为:F=G-F=78N-10N=68N,

滑轮组对铁块做的有用功为:W有用=Fh=68N×2m=136J,

∵W′=180J,W有用=136J,

∴乙图的机械效率为:η′=

W有用

W总′=[136J/180J]≈75.6%;

两次提升过程,滑轮组的机械效率改变,图乙所示提升过程与图甲所示提升过程相比,滑轮组的机械效率减小了78%-75.6%=2.4%;故A和B错误不符合题意.

故选C.

点评:

本题考点: 滑轮(组)的机械效率;功的计算.

考点点评: 本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和运用,利用好铁块在水中,使用滑轮组摩擦忽略不计时拉力F=1n(G轮+G-F浮)是本题的关键、易错点.