如图,将一体积为0.09m3实心铝块,放入水深5米,底面积为5m2的河水中匀速上提1m(未露出水面)已知每个滑轮重270N,不计绳重和各种摩擦,不计水的阻力,已知铝的

发布时间:2020-08-06 13:32:33

如图,将一体积为0.09m3实心铝块,放入水深5米,底面积为5m2的河水中匀速上提1m(未露出水面)已知每个滑轮重270N,不计绳重和各种摩擦,不计水的阻力,已知铝的密度为2.7X103kg/m3g=10N/kg(以下四种情况,铝块都未露出水面),
(1)求铝块所受浮力?
(2)求河底受到水的压力?
(3)求滑轮组机械效率多大?
(4)若绳的拉力F的功率为P=600W,则铝块上升速度为多大?

网友回答

解:(1)体积为0.09m3实心铝块,浸没在水中,受到的浮力为:
F浮=G排=ρ液gV排=1000kg/m3×10N/kg×0.09m3=900N.
(2)河底受到的压强:
p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa;
由p=得,河底受到水的压力:
F=pS=5×104Pa×5m2=2.5×105N.
(3)铝块的重力为:G铝=mg=ρ铝Vg=2.7×103kg/m3×10N/kg×0.09m3=2430N;
将水中的铝块提升1m(未露出水面)时,所做的有用功为:
W有=(G铝-F浮)h=(2430N-900N)×1m=1530J;
若不计绳重和各种摩擦,不计水的阻力,所做的额外功为:
W额=G轮h=270N×1m=270J;
所做的总功为:
W总=W有+W额=1530J+270J=1800J;
滑轮组机械效率为:η=×1005=×100%=85%;
(4)承担动滑轮的绳子有3段,故绳子段所受拉力:
F=(G铝-F浮+G轮)=(2430N-900N+270N)=600N;
由功率公式P=Fv,变形后得绳子的上升速度:
v绳===1m/s;
故铝块上升的速度为:v铝=v绳=×1m/s=0.33m/s;
答:(1)铝块所受浮力为900N;
(2)河底受到水的压力为2.5×105N.
(3)滑轮组机械效率为85%;
(4)若绳的拉力F的功率为P=600W,则铝块上升速度为0.33m/s.
解析分析:(1)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,可求小球所受浮力.
(2)根据液体压强公式p=ρgh,代入题目的条件可求压强;再应用F=pS可求水对河底的压力.
(3)滑轮组机械效率为η=,求出有用功和总功后,即可求出机械效率.
(4)关键功率公式P=Fv,变形后v=可求速度.

点评:此题是一道力学综合题,综合运用阿基米德原理、液体压强计算公式、机械效率公式以及功率公式的变形;可做出解答.
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