工作人员用如图甲所示装置把水质监控仪器放入水中.第一次使仪器A在水中匀速上升的过程中(A未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为F1,绳端的速度为v1,机械效率为η1;

发布时间:2020-07-29 07:17:49

工作人员用如图甲所示装置把水质监控仪器放入水中.第一次使仪器A在水中匀速上升的过程中(A未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为F1,绳端的速度为v1,机械效率为η1;第二次把仪器B固定在A下方,A和B在水中匀速上升的过程中(A未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为F2,绳端的速度为v2,机械效率为η2;η1:η2=34:35.已知VA=VB=3×10-3m3,GA=3GB,GB=50N.拉力F1、F2做功随时间变化的图象分别如图乙中①、②所示.(不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg)
求:(1)A所受的浮力F浮;
??? (2)动滑轮的重G动;
??? (3)求v1、v2的比值.

网友回答

解:(1)A所受的浮力F浮:
F浮A=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N;
(2)B所受的浮力:
F浮B=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N,
第一次使仪器A在水中匀速上升的过程中,W有用=(GA-F浮A)h=(50N×3-30N)h=120Nh,W总=120Nh+G动h,η1=,
第二次把仪器B固定在A下方,A和B在水中匀速上升的过程中,W有用′=(GA+GB-F浮A-F浮B)h=(150N+50N-30N-30N)h=140Nh,W总′=140Nh+G动h,
η2=,根据η2;η1:η2=34:35,解得:G动=30N;
(3)由图象可知,P1===10W,P2===20W,
F1===37.5N,F2===42.5N,根据P=FV变形得,
===.
答:(1)A所受的浮力是30N;
(2)动滑轮的重是30N;
(3)v1、v2的比值是.
解析分析:(1)已知VA=3×10-3m3,根据阿基米德定律即可求出A所受的浮力;(2)再求出B的浮力,不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,第一次使仪器A在水中匀速上升的过程中,W有用=(GA-F浮A)h,W总=(GA-F浮A)h+G动h,然后用有用功和总功表示出η1,第二次把仪器B固定在A下方,A和B在水中匀速上升的过程中,W有用′=(GA+GB-F浮A-F浮B)h,W总′=(GA+GB-F浮A-F浮B)h+G动h,然后用有用功和总功表示出η2,根据η2;η1:η2=34:35可求出动滑轮的重G动;(3)根据图象求出拉力F1、F2的功率,因不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,F1=,F2=,再根据P=FV变形可求出v1、v2的比值.

点评:本题的综合性很强,难度很大,所涉及的知识面比较广:有重力、拉力、浮力,滑轮组及其机械效率,功率的计算.解答本题的关键是要理清题意,要学会对物体进行受力分析.像解答这类题时,一定要沉着应对,切不可急于求成.
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