被形容为“满船尽带黄金甲”、身价逾千亿美元的广东海底沉船“南海一号”,已于2007年12月22日上午成功浮出水面.“南海一号”采用的是古船整体打捞模式,这在世界考古和打捞界都是首创.如图为打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置,已知货箱重6500N,动滑轮总重500N,声音在海水中的传播速度1500m/s.在海上用超声波测位仪向海底垂直发射声波,经过0.04s后收到声波.(不计绳重和摩擦,ρ海水=1.0×103kg/m3)求:
(1)沉船在水下的深度为多少?
(2)货箱离开水面后,在30s内匀速提高3m,拉力做功的功率是多少.
(3)货箱离开水面匀速上升过程中,滑轮组的机械效率是多少?
网友回答
解:(1)∵v=,t=×0.04s=0.02s
∴沉船在水下的深度:s=vt=1500m/s×0.02s=30m.
(2)F===1400N,
W=FS=1400N×5×3m=21000J,
P===700W.
(3)货箱出水后滑轮组的机械效率为η=×100%=×100%≈92.9%;
答:(1)沉船在水下的深度为30m.
(2)货箱离开水面后,在30s内匀速提高3m,拉力做功的功率是700W.
(3)货箱离开水面匀速上升过程中,滑轮组的机械效率是92.9%.
解析分析:(1)已知声音在海水中的传播速度1500m/s.和经过0.04s后收到声波,利用v=公式变形可求得沉船在水下的深度;
(2)已知动滑轮上绳子段数为5段,拉力做的功为总功,根据公式W=FS计算;再利用P=求得拉力做功的功率;
(3)货箱出水后,克服重力做的功是有用功,克服动滑轮重是额外功,已知货箱和动滑轮重,利用η以得到滑轮组的机械效率;
点评:本题考查了路程、功率、总功、有用功和机械效率的计算,主要是考查各种公式及其公式变形的灵活运用.