题文

图是简易电动门式起重机的结构示意图。简易电动门式起重机架在一个水槽式的工作台上。MN为质量可以不计、长为4m的横粱，行走装置可以把从水中提起的重物在横梁上左右移动。提升电动机通过钢丝绳和滑轮组提起 重物，滑轮组的结构如图所示，求： （1）当使用该装置将体积V为0. 2m3，质量m1是0.5t的重物从水中匀速提至重物上表面刚好与水而相平时（假设再物与水槽底不接触，钢丝绳重和轮、轴间摩擦不计，水的阻力不计）滑轮组的机械效率η1是80%。重物受到的浮力F浮和动滑轮的重力G动分别是多少？ （2）重物离开水面后该装置将重物以v是0.1 m/s的速度匀速竖直向上提升1 m，滑轮组的机械效率η2 和电动机拉动钢丝绳的功率P分别是多少？ （3）若行走装置和提升电动 机及定滑轮的总质量m2是0.2 t，行走装置使提出水面的重物沿横梁从中点A向N移动1m到B 点，以M点为轴，N点向上的支持力的改变量ΔF是多少？（g取10 N/kg，机械效率百分号前保留两位有效数字）

题型：计算题  难度：偏难

答案

解： （1）重物受到的浮力F浮，F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3 =2×103N． 动滑轮的重力G动， G动=750N； （2）滑轮组的机械效率η2，   电动机拉动钢丝绳的功：W总=W有+ W额外=（m1g+G动）h' 电动机拉动钢丝绳的功率 P= （0.5×103kg×10N/kg +750 N）×0.1 m/s =575W； （3）行走装置在A点时,N点处的支持力F， 根据杠杆平衡条件可得：（m1+m2+m动）g·MA=F·MN （0.5×103kg +0.2×103 kg +75 kg）×10 N/kg×2m =F×4m F=3 875 N． 行走装置在B点时，N点处的支持力F'， 同理：（m1+ m2+ m动）g．MB=F'．MN （0.5×103kg +0.2×103 kg +75 kg）×10 N/kg×3m=F'×4 m F'=5 812.5 N ∴N点向上的支持力改变量：ΔF =1 937.5N。 （其它解法正确也可）

据专家权威分析，试题“图是简易电动门式起重机的结构示意图。简易电动门式起重机架在一..”主要考查你对  浮力及阿基米德原理，功率的计算，滑轮（组）的机械效率，杠杆的平衡条件  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

浮力及阿基米德原理功率的计算滑轮（组）的机械效率杠杆的平衡条件

考点名称：浮力及阿基米德原理

• 浮力：
  （1）定义：浸在液体中的物体受到向上托的力叫做浮力。
  （2）施力物体与受力物体：浮力的施力物体是液体 (或气体)，受力物体是浸入液体(或气体)中的物体。
  （3）方向：浮力的方向总是竖直向上的。
  阿基米德原理：
  （1）原理内容：浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力，浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
  （2）公式：，式中ρ_液表示液体的密度，V_排是被物体排开的液体的体积，g取9．8N／kg。

• 浮力大小跟哪些因素：
  有关浸在液体中的物体受到浮力的大小，跟物体浸入液体中的体积有关，跟液体的密度有关，跟物体浸入液体中的深度无关。跟物体本身密度大小无关。

• 阿基米德原理的五点透析：
  (1)原理中所说的“浸在液体里的物体”包含两种状态：一是物体的全部体积都浸入液体里，即物体浸没在液体里；二是物体的一部分体积浸入液体里，另一部分露在液面以上。
  
  (2)G_排指被物体排开的液体所受的重力，F_浮= G_排表示物体受到的浮力的大小等于被物体排开的液体的重力。
  
  (3)V_排是表示被物体排开的液体的体积，当物体全部浸没在液体里时，V_排=V_物；当物体只有一部分浸入液体里时，则V_排<V_物。
  
  (4)由可以看出，浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关，而跟物体本身的体积、密度、形状、在液体中的深度、液体的多少等因素无关。
  
  (5)阿基米德原理也适用于气体，但公式中ρ_液应该为ρ_气。
  
  控制变量法探究影响浮力大小的因素:
       探究浮力的大小跟哪些因素有关时，用“控制变量法”的思想去分析和设计，具体采用“称量法”来进行探究，既能从弹簧测力计示数的变化中体验浮力，同时，还能准确地测出浮力的大小。
  例1小明在生活中发现木块总浮在水面，铁块却沉入水底，因此他提出两个问题：
  问题1：浸入水中的铁块是否受到浮力?
  问题2：浮力大小与哪些因素有关?
  为此他做了进一步的猜想，设计并完成了如图所示实验，
  (1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数，说明浸入水中的铁块__(选填 “受到”或“不受到”)浮力；
  (2)做___(选填字母)两次实验，是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关；
  (3)做(d)、(e)两次实验，是为了探究浮力大小与 __的关系。
  
  解析(1)物体在水中时受到水向上托的力，因此示数会变小。
  (2)研究浮力与深度的关系时，应保持V_排和ρ_液不变，改变深度。
  (3)在V_排不变时，改变ρ_液，发现浮力大小改变，说明浮力大小与ρ_液有关。
  答案(1)受到(2)(c)、(d)(3)液体密度
  
  公式法求浮力:
       公式法也称原理法，根据阿基米德原理，浸入液体中的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力(表达式为：F