如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的

发布时间:2020-08-11 14:06:02

如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N.圆柱体M高为3m,底面积为0.02m2,密度为4.5×103kg/m.在绳端拉力F作用下,圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,在这个过程中,拉力F的功率为160W,滑轮组的机械效率为η,钢架对定滑轮的拉力为T.在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M的下表面受到水的压强为p.不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg.下列选项中正确的是A.压强p的最小值为15000PaB.拉力T的大小为2700NC.拉力F的大小为640ND.滑轮组的机械效率为90%

网友回答

A
解析分析:(1)解答此题首先对滑轮和物体做整体受力分析,如解答中的图1,对定滑轮做受力分析如解答中的图2,根据F浮=ρ水gV求得M所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M的重力,从而可求得拉力F大小;
(2)因M有三段绳子承担,根据平衡条件F浮+3F=G轮+GM,可求得拉力T的大小;再根据η=可求得滑轮组的机械效率.
(3)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N和连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N,可知圆柱体M的下表面受到水的压力,再利用p=可求得压强p的最小值.

解答:(1)对滑轮和物体做整体受力分析,如图1,对定滑轮做受力分析如图2所示,
∵h=3m,S=0.02m2,
∴V=0.06m3,
∴F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N,
∵M全部浸没,则V=V排,
∴===,
解得GM=2700N,
由已知可知:v==m/s,
∵P=F?3v=3000N×m/s=160W,
∴F===800N,故C错误;
(2)由平衡条件:G-F浮=2700N-600N=2100N,故B错误;
(3)η=×100%=×100%=×100%=87.5%,故选项D错误;
(4)∵绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N,
∴圆柱体M的下表面受到水的压力F1=300N,
∴p===1.5×104Pa,故选项A正确.
故选A.

点评:本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、滑轮组拉力的计算方法、力的合成的掌握和运用,是我们初中力学中比较难的题目.
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