工人用滑轮组提升水中物体A,如图所示.当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中,工人对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对工人的支持力为N1;滑轮组的机械效率η1为60

发布时间:2020-08-10 00:20:46

工人用滑轮组提升水中物体A,如图所示.当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中,工人对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对工人的支持力为N1;滑轮组的机械效率η1为60%.当物体A完全打捞出水面后被匀速提升的过程中,滑轮组的机械效率为η2,工人对绳子竖直向下的拉力为F2,水平地面对工人的支持力为N2.已知工人所受重力为500N,N1:N2=7:2;物体A所受重力为1000N.不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,g取10N/kg.求:
(1)动滑轮所受重力G动;
(2)物体A的密度ρA;
(3)滑轮组的机械效率η2;
(4)当物体A完全在水面下时,以0.1m/s的速度被匀速提升时,人拉绳的功率P1.

网友回答

解:(1)以工人为研究对象,进行受力分析如图甲、乙所示.
工人处于静止状态,所以有:
G人=F′1+N1即:N1=G人-F′1----①
G人=F′2+N2即:N2=G人-F′2----②
当物体A浸没在水中时,动滑轮与物体A的受力情况如图(A)所示.
当物体A完全露出水面时,动滑轮与物体A的受力情况如图(B)所示.
由(A)图:3F1=GA+G动-F浮----③
由(B)图:3F2=GA+G动----④
∵F1′=F1,F2′=F2
∴==----⑤
又∵η1===60%----⑥
将③、④式代入⑤、⑥式,将G人=500N,GA=1000N代入,
解得:G动=250N
(2)由⑥式得:60%=
=
解得:F浮=625N
∵F浮=ρ水gVA
∴VA=
∴ρA===
=×1.0×103kg/m3
=1.6×103kg/m3
(3)∵η2=×100%
=×100%
=×100%
=80%
(4)∵P1=F1?v1
=×3?vA
=(1000N+250N-625N?)×0.1m/s
=62.5W
答:(1)动滑轮所受重力为250N;
(2)物体A的密度为1.6×103kg/m3;
(3)滑轮组的机械效率80%;
(4)当物体A完全在水面下时,以0.1m/s的速度被匀速提升时,人拉绳的功率62.5W.
解析分析:正确对人及滑轮组进行受力分析,人对地面的压力N=G-F;
根据滑轮组的省力特点:若物体在水面外则F=(G+G动);若物体浸没在水中,则F=(G-F浮+G动),其中F浮=ρ水gV排,V排=V物,
在水中时,滑轮组的机械效率为η1==,
在水外时,滑轮组的机械效率为η2=结合机械效率及支持力之比等已知条件得出动滑轮的重力、物体的重力及体积,从而可以计算出物体的密度;
根据公式P===Fv确定当物体A完全在水面下时的拉力及速度,计算出功率.

点评:本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和运用,涉及到对物体的受力分析,知识点多、综合性强,属于难题.
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