某人用绳子将一物体从水面下2m深处的地方匀速提到水面下0.5m处的过程中,所用时间为6s,拉力F1做功的功率为9W,当物体拉到有l/5的体积露出水面时,让其静止,此时绳子对物体的拉力为40N,不计绳子的质量,忽略水的阻力.
求:(1)拉力F1的大小;(2)物体浸没时所受的浮力;(3)物体的密度.
网友回答
解:(1)物体在水下上升的距离:
s=2m-0.5m=1.5m,
上升速度:
v===0.25m/s,
∵P===Fv,P=9W,
∴拉力F1的大小:
F1===36N;
(2)当物体浸没时,F1=G-F浮=G-ρ水v排g=G-ρ水v物g=,----------①
当物体有体积露出水面时:F2=G-F浮′=G-ρ水v物g=G-F浮---------②
由①②式得到:
F浮=F2-F1,
F浮=5(F2-F1)=5×(40N-36N)=20N;
(3)当物体浸没时,F浮=20N,G=F1+F浮=36N+20N=56N,
∵F浮=ρ水v排g=ρ水v物g,
∴v物===2×10-3m3,
物体的质量:
m===5.6kg,
物体的密度:
ρ物===2.8×103kg/m3.
答:(1)拉力F1的大小为36N;
(2)物体浸没时所受的浮力20N;
(3)物体的密度为2.8×103kg/m3.
解析分析:(1)求出物体在水面下上升的距离,知道所用时间,利用速度公式求物体的上升速度;知道拉力做功功率,再利用P===Fv求拉力F1的大小;
(2)当物体全浸没时,物体受到的浮力F浮=ρ水v排g=ρ水v物g,而F浮+F1=G;
当物体露出水面(浸没水中)时,物体受到的浮力F浮′=ρ水v物g,而F浮′+F2=G;联立方程组求解;
(3)求出了物体完全浸没时受到的浮力,利用阿基米德原理F浮=ρ水v排g求物体的体积;利用F浮+F1=G求物体重,利用重力公式G=mg求物体的质量,再用密度公式ρ=求物体的密度.
点评:本题考查了重力的公式、密度的公式、阿基米德原理及推导公式、功率公式、速度公式,知识点多、综合性强,属于难题!