小阳站在地面上脚与地面的接触面积是S脚=500cm2,且保持不变,用图甲所示的滑轮组提起在水中的物体A,物体A重GA=735N,体积为VA=1.5×10-2m3.当物

发布时间:2020-08-12 16:23:53

小阳站在地面上脚与地面的接触面积是S脚=500cm2,且保持不变,用图甲所示的滑轮组提起在水中的物体A,物体A重GA=735N,体积为VA=1.5×10-2m3.当物体缓慢匀速竖直上升,在物体A未离开水面前,小阳对地面的压强是p1,使用滑轮组的机械效率是η1;在物体A完全离开水面后,小阳对地面的压强是p2,使用滑轮组的机械效率是η2.水对物体的阻力、滑轮组轮与轴的摩擦、绳重和绳的伸长都忽略不计时,p1:p2=5:4,η1:η2=84:85.小阳仍用该滑轮组加一个定滑轮匀速拉动放在水平地面的物体B,如图乙所示,他对地面的压强p3=2.94×103Pa,物体B在t=3s时间内移动s=0.6m.(g取9.8N∕kg)
求:(1)物体A的密度ρA及它在水中所受的浮力F浮;
(2)小阳的体重G人;
(3)当小阳拉动物体B时,机械效率和总功率.

网友回答

解:(1)∵G=mg=ρVg,
∴物体A的密度:
ρA===5×103kg/m3,
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1.5×10-2m3×9.8N/kg=147N;
(2)人站在地面上静止,拉动水中的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F1′、地面支持力N1,如图
由同一直线力的平衡,G人=F1′+N1,
人对地面的压力?N1′与地面对人的支持力N1为相互作用力,N1′=N1,
人对绳子的拉力F1与绳子对人的拉力F1′为相互作用力,F1′=F1,
小阳对地面的压力:
N1′=G人-F1,
小阳对地面的压强:
p1==,
η1===,
同理,人站在地面上静止,拉动水面上的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F2′、地面支持力N2,如图
小阳对地面的压力:
N2′=G人-F2,
小阳对地面的压强:
p2==,
η2===,
∵η1:η2=84:85,
即::=84:85,
:=84:85,
解得:
G动=36.75N,
∵摩擦、绳重和绳的伸长忽略不计,
∴F1=(GA+G动-F浮)=(735N+36.75N-147N)=208.25N,
F2=(GA+G动)=(735N+36.75N)=257.25N,
∵p1:p2=5:4,
∴(G人-F1):(G人-F2)=5:4,
G人=5F2-4F1=5×257.25N-4×208.25N=453.25N
(3)人站在地面上静止,拉动水平地面上的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F3′、地面支持力N3,人对地面的压力N3′与地面对人的支持力N3是相互作用力,大小相等.人对绳子的拉力F3与绳子对人的拉力F3′为相互作用力,F3′=F3,小阳对地面的压力:
N3′=G人-F3,
F3=G人-p3×S=453.25N-2.94×103Pa×500×10-4m2=306.25N,
∵F3=(G动+f),
∴物体B在地面上运动时受到的摩擦力:
f=3F3-G动=3×306.25N-36.75N=882N,
η3======96%.
P====183.75W.
答:(1)物体A的密度ρA为5×103kg/m3,它在水中所受的浮力为147N;
(2)小阳的体重为453.25N;
(3)当小阳拉动物体B时,机械效率为96%,总功率为183.75W.
解析分析:(1)知道物体A的重和体积,利用G=mg=ρVg求物体A的密度;利用阿基米德原理求受到的浮力;
(2)对人受力分析,受到三个力:重力G人、绳子拉力F1′、地面支持力N1,如图,可求小阳对地面的压力N1′=G人-F1,
利用压强公式求小阳对地面的压强,p1=,利用效率公式求η1===;
同理,拉动水面上的物体时,可求小阳对地面的压力N2′=G人-F2,小阳对地面的压强p2==,η2===,
根据η1:η2=84:85求动滑轮重,根据F1=(GA+G动-F浮)和F2=(GA+G动)求F1和F2的大小,再根据p1:p2=5:4求小阳的体重;
(3)人站在地面上静止,拉动水平地面上的物体时,受到三个力:重力G人、绳子拉力F3′、地面支持力N3,据此求小阳对地面的压力N3′=G人-F3,所以F3=G人-p3×S,而F3=(G动+f),据此求物体B在地面上运动时受到的摩擦力,利用η3===求机械效率,再利用P==求总功率.

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、压强公式、效率公式、功率公式、力的合成的掌握和运用,知识点多、综合性强,要求灵活运用所学知识,属于难题.
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