用图所示的滑轮组从水中匀速地把体积为0.4m3的重物A打捞出来.滑轮组的效率是80%,求在整个打捞过程中所需拉力的变化范围.
(已知重物的密度ρ物=7.0×103kg/m3,g=9.8N/kg)
网友回答
解:(1)物体的重力G=mg=ρ物gV物=7.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.4m3=2.744×104N
物体浸没在水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.4m3=3.92×103N
此时滑轮组对物体的拉力F拉=G-F浮=2.744×104N-3.92×103N=2.352×104N
根据公式η====可得:
人的最小拉力F===1.47×104N
(2)物体出水后,根据公式η====可得:
人的最大拉力F′===1.715×104N
所以在打捞过程中人的拉力的范围是1.47×104N~1.715×104N.
答:在打捞过程中人的拉力的范围是1.47×104N~1.715×104N.
解析分析:(1)首先要对物体进行受力分析,在物体浸没在水中时,根据F浮=ρ水gV排求出物体受的浮力;根据公式G=mg=ρ物gV物求出物体的重力;此时物体受到三个力的作用--重力、滑轮组的拉力和浮力,此时浮力最大,滑轮组对物体的拉力最小(F拉=G-F浮),也是人的拉力最小;在这种情况下,滑轮组对物体拉力做的功为有用功,人拉滑轮组的力做的功为总功,根据η====求出人的最小拉力.
(2)当物体出水后,此时物体不受浮力作用,人的拉力最大.此时克服物体的重力做的功为有用功,拉力F做的功为总功,根据公式η====求出人的最大拉力.
点评:此题主要考查的是学生对物体的受力分析、浮力计算、重力计算公式和机械效率计算公式的理解和灵活应用,知道物体在水中时物体受到浮力,人的拉力最小;离开水面后,物体不受浮力,此时人的拉力最大,这是解决此题的关键.