2011年3月10日12时58分?云南盈江县发生5.8级地震,如图所示为某救援现场塔吊简易图,利用该装置,把质量为4kg、体积为10-3m3的薄石块从水面下5m处拉出水面后,再提升了8m,共用时间10s.动滑轮重为20N(不计绳重及滑轮与轴间的摩擦及水对石块的阻力,设石块的两个上升过程都为匀速).
(1)当薄石块浸没在水中5m深处时,它受到的水的压强是多少?
(2)当薄石块浸没在水中时,它受到的浮力是多少?
(3)在整个过程中拉力F做功的功率是多少?(可近似认为石块离开水面前浮力大小不变)
网友回答
解:(1)它受到的水的压强是P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa,
(2)因为石块完全浸没,所以V排=V=1×10-3m3,
它受到的浮力是F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
(3)G=mg=4kg×10N/kg=40N,
W1=F1s1=(G-F浮+G动)×5h1=(40N-10N+20N)×5×5m=250J,
W2=F2s2=(G+G动)5h2=(40N+20N)×5×8m=480J,
W=W1+W2=250J+480J=730J,
P===73W.
答:(1)当薄石块浸没在水中5m深处时,它受到的水的压强是5×104Pa,
(2)当薄石块浸没在水中时,它受到的浮力是10N;
(3)在整个过程中拉力F做功的功率是73W.
解析分析:(1)根据液体压强公式,将h=5m代入P=ρgh即可.
(2)因为薄石块完全浸没在水中,所以V排=V,再利用F浮=ρ水gV排即可求出它受到的浮力.
(3)先根据石块的质量求出其重力,再根据图示可知,串绕再动滑轮上的绳子有5股,则离开水面之前F1=(G-F浮+G动),
先利用W1=F1S1求出离开水面之前拉力做的功,再利用W2=F2S2=(G+G动)5h2,求出离开水面以后拉力所做的功,二者之和即为整个过程中拉力F做功,再利用P=即可.
点评:此题涉及到的知识点较多,且有一定的拔高难度,特别是(3)整个过程中拉力F做功,步骤繁琐,是整个题的难点,此题属于难题.