在河岸边用如图所示的装置打捞沉入河底的圆柱形石料.石料高3m,横截面积500cm2,密度为2.6×103kg/m3.装置的EF、OC两根柱子固定在地面,ED杆与EF固

发布时间:2020-08-10 04:22:05

在河岸边用如图所示的装置打捞沉入河底的圆柱形石料.石料高3m,横截面积500cm2,密度为2.6×103kg/m3.装置的EF、OC两根柱子固定在地面,ED杆与EF固定连接,AB杆可绕O点转动,AO:OB=1:2,配重M通过绳竖直拉着杆的B端.现用钢缆系住石料挂在动滑轮下,电动机工作,使石料以0.2m/s的速度从水中匀速提升.AB杆处于水平位置,水面高度不变,动滑轮、钢缆及绳子的质量、轮与轴间的摩擦均不计,g取10N/kg.
求:(1)如果绳子不会被拉断,在石料被提升的过程中,为使配重M不离开地面,配重M的重力至少为多大?
(2)如果与电动机相连的绳子能承受的最大拉力Fm为1800N,河的深度为8m,从石料底端离开河底开始计时,经过多长时间绳子被拉断?
(3)如果配重M的重力为1225N,动滑轮的重力不能忽略,石料完全在水中时配重M对水平地面的压力为N1,石料完全离开水面后配重M对水平地面的压力为N2,已知N1:N2=8:3,求动滑轮的重力.

网友回答

解:(1)∵ρ=,
∴石料的质量m=ρV=2.6×103kg/m3×0.0500m2×3m=390kg,
石料受到的重力G石=mg=390kg×10N/kg=3900N,
滑轮组承重绳子股数n=2,则绳子的拉力F===1950N,
配重恰好不离开地面时对地面的压力为零,配重对B点向下的拉力等于其重力,
由杠杆平衡条件得:F×AO=GM×OB,GM==×1950N=975N,
则配重的重力至少为975N.
(2)受力如图所示,
绳子的拉力FA′===1200N,
石料完全离开水面时,绳子的拉力FA=1950N,
可见,在完全离开水面前,当绳子拉力达到最大值.
达到最大值时,石料受到的浮力F浮=G石-2Fm=300N,
石料浸在水面下的高度h===0.6m,
∵v=,
∴绳子被拉断经过的时间t===37s;
(3)如果配重GM′=1225N,
石料完全在水中时,绳子的拉力:
F===,
由杠杆平衡条件得:F×AO=T×OB,
配重对地面的压力N1=GM′-T,
石料完全离开水时,绳子的拉力F′=,
F′×AO=T′×OB,
配重对地面的压力N2=GM′-T′,
=,解得:G动滑轮=700N,
答:(1)配重M的重力至少为975N.
(2)经过37s时间绳子被拉断.
(3)动滑轮的重力为700N.
解析分析:(1)石料完全离开水面后绳子的拉力最大,如果此时配重不离开地面,则在整个过程中,配重不会离开地面;由密度公式的变形公式求出石料的质量,然后求出它的重力,由图示可知,滑轮组承重绳子的股数n=2,求出绳子受到的拉力,由杠杆平衡条件求出配重的重力.
(2)对石料进行受力分析,求出绳子刚好被拉断时石料浸入水面的深度,求出石料的路程,然后由速度公式的变形公式求出石料的运动时间.
(3)对物体进行受理分析,由平衡条件、杠杆平衡条件分析答题.

点评:本题难度较大,对物体正确受力分析、应用平衡条件、杠杆平衡条件、浮力功率公式进行分析答题.
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