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13.如圖所示,一重為750N,密度為5×103kg/m3的金屬塊A沉在水中的斜面上,在沿斜面向上的拉力F作用下,物塊沿斜面勻速上升1m,斜面的傾角α=30°,此時斜面的效率為75%,若不計水的阻力,則物塊A受到的浮力做功為150J,物塊A受到摩擦力為100N.

分析 (1)先根據重力公式求出金屬塊的質量,根據密度公式求出其體積即為排開水的體積,根據阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)根據斜面的機械效率可知,不用斜面做功與用斜面做功的比值為75%,根據W=Gh求出不用斜面做功;利用斜面的效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$求出總功;克服物體A摩擦力所做的功為額外功,額外功等于總功和有用功的差值,根據三角函數得出h和s的關系,再利用W=fs求出物塊A受到的摩擦力.

解答 解:
(1)金屬塊的質量:
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{750N}{10N/kg}$=75kg,
由ρ=$\frac{m}{V}$得金屬塊的體積:
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{75kg}{5×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=1.5×10-2m3
金屬塊受到的浮力:
FgVgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-2m3=150N;
物塊沿斜面勻速上升1m,則物塊A受到的浮力做功:
W=Fh=150N×1m=150J;
(2)不用斜面做功(即直接提升水中的物體做功):
W有用=Fh=(G-F)h=(750N-150N)×1m=600J,
因斜面效率為75%,則不用斜面做功與用斜面做功的比值為75%,
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=75%,
則總功:W=$\frac{{W}_{有用}}{75%}$=$\frac{600J}{75%}$=800J,
克服摩擦力所做的額外功:
W=W-W=800J-600J=200J,
斜面的傾角α=30°,
則sin30°=$\frac{h}{s}$=0.5,
所以物塊沿斜面移動的距離:s=2h=2×1m=2m,
由W=fs可得,物塊A受到的摩擦力:
f=$\frac{{W}_{額}}{s}$=$\frac{200J}{2m}$=100N.
故答案為:150J;100N.

點評 本題為力學綜合題,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、功的公式、效率公式的應用,根據效率公式得出總功大小和分清有用功、總功、額外功是解決本題的關鍵.

練習冊系列答案
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3.電梯為居民出入帶來很大的便利,小明家住16樓,放學后,乘電梯回家:
    小明查閱資料,了解到出于安全考慮,電梯都設置超載自動報警系統,其工作原理如圖甲所示,電路由工作電路和控制電路組成:在工作電路中,當電梯沒有超載時,觸點K與觸點A   接觸,閉合開關S,電動機正常工作;當電梯超載時,觸點K與觸點B接觸,電鈴發出報警鈴聲,閉合開關S,電動機不工作.在控制電路中,已知電源電壓U=6V,保護電阻R1=100Ω,電阻式壓力傳感器(壓敏電阻)R2的阻值隨壓力F大小變化如圖乙所示,電梯底架自重和電磁鐵線圈的阻值都忽略不計.
(1)在圖中的控制電路中,電磁鐵上端為其磁場的N極,當壓敏電阻R2受到的壓力F增大時,電磁鐵的磁性增強(填“增強”、“減弱”或“不變”).
(2)若電磁鐵線圈電流達到20mA時,銜鐵剛好被吸住,電鈴發出警報聲.當該電梯廂內站立總質量為1000kg的乘客時,試通過計算說明電梯是否超載?(g取10N/kg)
(3)若電鈴發出警報聲條件如(2),需要減小最大載客量,可采取什么措施?

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4.如圖1所示,是小明同學做“觀察水沸騰”的實驗裝置.
(1)本實驗的目的是:觀察沸騰現象,探究水沸騰時溫度隨時間的變化規律;
(2)如圖1實驗裝置,除了圖示所需器材外,還需要實驗器材秒表.
(3)實驗加熱時,為了能夠縮短時間,請提出一點建議:適當減少水量;適當提高水的初溫(或給燒杯加蓋)
(4)圖中所示的溫度是78℃;
(5)當水溫接近90℃時,每隔1min記錄一次溫度,根據表格里記錄的數據,
時間(min)012345678910
溫度(℃)8587899294969798988898
從表格數據可以看出,第9分鐘時有錯誤,應該是98℃.判斷依據為:水沸騰時吸熱溫度保持不變,此時水的沸點是98℃,可見當時的氣壓偏小(“大”或“小”)
(6)水中氣泡在上升過程中的變化情況是:沸騰時是圖2中B圖
(7)水中的聲音在沸騰前較大(大或小)
(8)當水的溫度達到沸點后,停止給水加熱,水的沸騰將停止(停止/繼續).說明水沸騰的條件是:達到沸點、繼續吸熱.
(9)沸騰時杯口附近出現大量“白氣”,“白氣”是水蒸氣遇冷液化(填物態變化名稱)形成的,酒精燈熄滅以后,“白氣”的量將會減少(增多、減少、不變).
(10)水沸騰時,有大量的氣泡向上升,在氣泡沒有上升到水面時,你認為氣泡中主要是A.
A、水蒸氣    B、熱空氣    C、空氣    D、真空,沒有物質.

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1.重3N的正方體木塊,被4N的水平力壓在豎直墻上靜止,如圖,木塊對墻的摩擦力和壓力分別為(  )
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(1)小明前500米的平均速度;
(2)小明跑完全程的平均速度.

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