某人站在井旁利用滑轮组打捞深井中的物体(向下拉),已知:滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,物体重1200N,体积为0.075m3,动滑轮重300N,若不记绳重、摩擦

发布时间:2020-08-09 18:29:04

某人站在井旁利用滑轮组打捞深井中的物体(向下拉),已知:滑轮组由一个定滑轮和一个动滑轮组成,物体重1200N,体积为0.075m3,动滑轮重300N,若不记绳重、摩擦和水的阻力,物体在水中以0.3m/s的速度匀速上升,求:
(1)出水前滑轮组的机械效率是多大?
(2)物体出水前拉绳子的功率是多大?
(3)物体出水后继续上升的过程中,滑轮组的机械效率将怎样变化?

网友回答

解:(1)物体出水前排开水的体积不变,所以受到的浮力大小不变;
绳子对物体的拉力为F=G-F浮=G-ρ水gV排=1200N-1000kg/m3×10N/kg×0.075m3=450N;
所以机械效率η===60%;
答:机械效率为60%.
(2)出水前拉绳子的力为F1===375N;
绳子自由端移动的速度V=2×0.3m/s=0.6m/s;
物体出水前拉绳子的功率是P=F1V=375N×0.6m/s=225W;
答:物体出水前拉绳子的功率是225W.
(3)绳子对物体的拉力越来越大,动滑轮的重力不变,由η=可知机械效率变大.
解析分析:(1)站在井旁使物体匀速上升,拉力方向向下,所以动滑轮上有两段绳子;物体在上升的过程中,受到重力、浮力、绳子的拉力,且重力等于浮力和绳子的拉力之和;根据公式η==可求滑轮组的机械效率.
(2)已知动滑轮上绳子的段数为2段,出水前绳子的拉力为绳子对物体的拉力和动滑轮重力之和的一半;绳子自由端移动的速度为物体上升速度的2倍,根据公式P=FV可求物体出水前拉绳子的功率.
(3)物体出水后继续上升的过程中,排开水的体积越来越小,绳子对物体的拉力越来越大,根据公式机械效率η=可知机械效率的变化.

点评:本题考查拉力、机械效率、功率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是判断动滑轮上绳子的段数,要知道物体完全浸没水中所受浮力大小不变;排开水的体积越小,受到的浮力越小.
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