工人用如图所示的提升井中心物体A,井中水深2.5m,物体A的下表面距井底1m,物体A的密度为7×103kg/m3,质量是70kg.杠杆COD可以在竖直平面内自由转动,0C:OD=3:2.工人的质量是70kg,双脚与地面的接触面积是500cm2.当物体A在水中被匀速提升时,不计绳重、滑轮的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力,每个滑轮的质量均为5kg.(g取10N/kg)求:
(1)当物体A还没有被提升时,水对物体A的下表面的压强;
(2)当物体A在水中被匀速提升时,物体A受到的浮力;
(3)当物体A在水中被匀速提升时,工人对地面的压强和滑轮组的机械效率.
网友回答
解:(1)物体A的下表面距液面的深度h=2.5m-1m=1.5m,
水对物体A的下表面的压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1.5m=1.5×104Pa;
(2)∵ρ=
∴物体A的体积:VA===0.01m3,
物体全部浸没在水中,所以V排=VA=0.01m3,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;
(3)物体A的重力G=mg=70kg×10N/kg=700N,
物体对杠杆的拉力FA=G-F浮=700N-100N=600N,
根据杠杆平衡条件可得:FA×OC=FD×OD,
所以杠杆D端的拉力:FD===900N,
解析分析:(1)求出物体A的下表面距液面的深度,根据p=ρgh求出水对物体A的下表面的压强;
(2)根据ρ=求出物体A的体积,根据F浮=ρ水gV排求出浮力;
(3)分别对物体、杠杆、动滑轮和人进行受力分析,列出等式,求出人对地面的压力,根据p=求出人对地面的压强;根据η=求出滑轮组的机械效率.
点评:本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、阿基米德原理、杠杆平衡条件的掌握和运用,做好受力分析、利用好杠杆平衡条件是本题的关键.