小刚同学的体重为600N,当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时(重物始终未出水面),他对地面的压强为8.756×103Pa.已知每只鞋底

发布时间:2020-07-29 09:51:22

小刚同学的体重为600N,当他使用如图所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时(重物始终未出水面),他对地面的压强为8.756×103Pa.已知每只鞋底与地面的接触面积为200cm2.当他用此滑轮组匀速提升空气中另一个重物B时,滑轮组的机械效率是90%.已知重物A重物B所受重力之比GA:GB=5:9,若不计绳重和摩擦,g=10N/kg.
求:(1)物体A的密度?
(2)提升重物A时滑轮组的机械效率?

网友回答

解:(1)小刚对地面的压力F压=PS=8.756×103Pa×200×10-4m2×2=350.24N;
小刚对绳子的拉力F拉=G人-F压=600N-350.24N=249.76N;
物体A未露出水面时受到水的浮力F浮=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.01m3×10N/kg=100N;
使用滑轮组提升物体B时,滑轮组的机械效率ηB====90%,由此可知,GB:G动=9:1;
又∵GA:GB=5:9,∴GA:GB:G动=5:9:1;
使用滑轮组提升物体A时,绳子末端的拉力F拉=(GA-F浮+G动)=(GA-100N+GA)=249.76N,由此得出GA=499.6N;
物体A的质量mA===49.96kg;
物体A的密度ρA==≈5×103kg/m3;
答:物体A的密度是5×103kg/m3.
(2)使用滑轮组提升重物A时,滑轮组的机械效率ηA==≈83.3%;
答:提升重物A时滑轮组的机械效率是83.3%.
解析分析:(1)物体A的密度可以根据ρ=求出,物体的体积是已知的;物体A的质量可以用重力除以g求出,使用滑轮组提升重物A时,因为重物A浸在水中,所以绳子末端的拉力F拉=(GA-F浮+G动),重物的浮力可以根据F浮=ρ水V排g求出,绳子末端的拉力等于小刚的重力和对地面压力的差值,小刚的重力是已知的,对地面的压力可以根据F=PS求出;关键是动滑轮的重力,可以根据使用动滑轮提升重物B时的机械效率ηB=求出物体B的重力和动滑轮重力的比值,进而求出重物A和动滑轮重力的比值然后根据F拉=(G-F浮+G动)求出物体A的重力,从而求出物体A的密度;(2)根据重物A的重力和动滑轮重力的比,利用公式ηA=求出滑轮组提升重物A时滑轮组的机械效率.

点评:此题考查的是有关密度、浮力和机械效率的综合计算,解答此题的关键是物体重力的计算,先根据滑轮组机械效率的计算公式η=求出物体重力和动滑轮重力的比值,然后根据F拉=(GA-F浮+G动)求出物体的重力.
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