如图所示,一重为750N,密度为5×103kg/m3的金属块A沉在水中的斜面上,在沿斜面向上的拉力F作用下,物块A以0.2m/s的速度沿斜面匀速上升,斜面的倾角α=30°,此时斜面的效率为75%,若不计水的阻力,求:拉力F的功率和物块A受到的摩擦力.
网友回答
解:金属块的质量:
m===75kg,
金属块的体积:
V===1.5×10-2m3,
受到的浮力:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-2m3=150N,
斜面效率为75% 则不用斜面做功与用斜面做功的比值为75%,
不用斜面做功:
W有=Fh=(G-F浮)h=600h,
用斜面做功W总=F拉s,斜坡倾角为30度,
则sin30°==0.5,
=0.75,
解得:F拉=400N;
在沿坡向上的拉力F作用下,物块A以0.2m/s的速度沿斜坡匀速向上升所以拉力功率:
P=Fv=400N×0.2m/s=80W;
沿斜面受力分析可知,
F=f+(G-F浮)sin30°
f=F拉-Gsin30°=400N-(750N-150N)×0.5=100N.
答:拉力F的功率为80W,物块A受到的摩擦力为100N.
解析分析:(1)先根据重力公式求出金属块的质量,根据密度公式求出其体积即为排开水的体积,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)根据斜面的机械效率可知,不用斜面做功与用斜面做功的比值为75%,根据W=Gh求出不用斜面做功;根据三角函数得出h和s的关系,利用斜面的效率公式η==即可求出拉力F的,根据P=Fv即可求出拉力F的功率.
(3)对物体受力分析可知,重力减掉浮力的正弦值与拉力是一对平衡力,两者力的大小相等.
点评:本题考查了功、功率、浮力、摩擦力的计算,关键是公式和二力平衡条件的应用,根据效率公式得出拉力的大小和分清有用功、总功是解决本题的关键.