用如图所示的滑轮组,使质量为0.27kg的铝块从空中匀速下落到盛有水的容器中.当铝块接触水面之前,滑轮组的机械效率是54%,(不计绳重和轴处摩擦,g取10N/kg,ρ

发布时间:2020-07-29 05:25:31

用如图所示的滑轮组,使质量为0.27kg的铝块从空中匀速下落到盛有水的容器中.当铝块接触水面之前,滑轮组的机械效率是54%,(不计绳重和轴处摩擦,g取10N/kg,ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)当铝块浸没在水中时,滑轮组对铝块的拉力为多少?
(2)铝块浸没在水中后匀速下降过程中(不接触容器底),滑轮组的机械效率是多少?
(3)当铝块浸没在密度为ρ的某种液体中,以0.1m/s的速度匀速下降时,滑轮组绳自由端拉力F的功率为0.42W,液体的密度是多大?

网友回答

解:(1)铝块的重力G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N,
铝块的体积V铝===1.0×10-4m3,
铝块受到的浮力F浮=ρ水?gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10-4m3=1N,
滑轮组对铝块的拉力F拉=G-F浮=2.7N-1N=1.7N;
答:当铝块浸没在水中时,滑轮组对铝块的拉力为1.7N.
(2)铝块在空中时满足η===54%,
解得动滑轮重力G动=2.3N,
铝块浸没在水中后匀速下降过程中(不接触容器底),滑轮组的机械效率
η′====42.5%;
答:铝块浸没在水中后匀速下降过程中(不接触容器底),滑轮组的机械效率为42.5%.
(3)滑轮组绳子的股数n=2,
铝块浸没在密度为ρ的某种液体中,以0.1m/s的速度匀速下降时,绳子自由端运动的速度vF=0.1m/s×2=0.2m/s,
绳子自由端的拉力F===2.1N,
滑轮组对铝块的拉力F拉′=2F-G动=2×2.1N-2.3N=1.9N,
此时铝块受到的浮力F浮′=G-F拉′=2.7N-1.9N=0.8N,
液体的密度ρ===0.8×103kg/m3.
答:液体的密度为0.8×103kg/m3.
解析分析:(1)滑轮组对铝块的拉力等于铝块的重力减去铝块受到的浮力;(2)先根据滑轮组在空中的机械效率解出动滑轮的重力,再用公式η==求出铝块浸没水中匀速下降时滑轮组的机械效率;(3)先根据绳子股数n求出自由端绳子运动的速度V=nV铝块,由功率公式P=FV求出自由端绳子的拉力,根据绳子股数n求出滑轮组对铝块的拉力,进而求出铝块浸没在某液体中时受到的浮力,从而根据阿基米德F浮=ρ液gV排原理求出待测液体的密度.

点评:称重法测物体受到的浮力F浮=G-F拉;物体浸没液体中时滑轮组的机械效率η==;已知浮力和V排,可用阿基米德原理求某液体密度ρ液=.
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