如图甲是水中沉物打捞过程,打捞沉物所用的滑轮组可以建立为图乙所示的物理模型,现将一体积为10m3、质量为16t的物体在水中匀速提升5m(物体未露出水面),若滑轮重10

发布时间:2020-08-05 06:57:59

如图甲是水中沉物打捞过程,打捞沉物所用的滑轮组可以建立为图乙所示的物理模型,现将一体积为10m3、质量为16t的物体在水中匀速提升5m(物体未露出水面),若滑轮重1000N,不计绳重、各种摩擦和水的阻力,求:
(1)物体在水中匀速上升时受到的浮力是多少?
(2)物体在水中匀速上升时绳端的拉力F是多少?
(3)物体在水中匀速上升时滑轮组的机械效率是多少?(g=10N/kg)

网友回答

解:(1)物体所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=1.0×105N.
(2)因为3段绳子连着动滑轮,所以物体在水中匀速上升时绳端的拉力
G物=m物g=16×103kg×10N/kg=1.6×105N,
F===2.03×104N.
(3)物体受到的重力:G=1.6×105N,
物体受到的浮力:F浮=1.0×105N.
滑轮组对物体的拉力:
F拉=G-F浮=1.6×105N-1.0×105N=0.6×105N,
滑轮组对物体做的有用功:
W有用=F拉×5m=0.6×105N×5m=3×105J,
W总=×nh=(1.6×105N-1.0×105N+1000N)×5m=3.05×105J,
滑轮组的机械效率:
η=×100%=×100%≈98.36%.
答:(1)物体在水中匀速上升时受到的浮力是1.0×105N.
(2)物体在水中匀速上升时绳端的拉力F是2.03×104N.
(3)物体在水中匀速上升时滑轮组的机械效率是98.36%.
解析分析:(1)因为物体全部浸没在水中,所以根据阿基米德原理即可求出物体所受的浮力.
(2)因为物体在水中匀速上升.所以受竖直向下的重力和竖直向上的浮力,再根据图中有3段绳子连着动滑轮,即可求出物体在水中匀速上升时绳端的拉力F.
(3)根据(2)求出的物体受到的重力和(1)求出的物体受到的浮力,滑轮组对物体的拉力等于物体重减去物体受到的浮力,而滑轮组对物体做的有用功W有用=F拉h,W总=G物-F浮+G动,然后再根据公式η==可求滑轮组的机械效率.

点评:本题综合了受力分析、拉力、机械效率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,计算量较大,对学生要求较高.
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