如图所示,用绳子从15m深的水池中提起底面积是200cm2,高2m的圆柱形物体,已知该物体的密度为2.5×103kg/m3,绳子所能承受的最大拉力为800N,取g=1

发布时间:2020-08-07 17:37:07

如图所示,用绳子从15m深的水池中提起底面积是200cm2,高2m的圆柱形物体,已知该物体的密度为2.5×103kg/m3,绳子所能承受的最大拉力为800N,取g=10N/kg,当将物体以0.1m/s的速度匀速提起时,问:
(1)圆柱形物体完全浸没在水中所受的浮力是多大?
(2)拉力不变过程中拉力做的功是多少?
(3)经过多长时间绳子被拉断?

网友回答

解:(1)圆柱形物体完全浸没在水中所受的浮力:F浮=ρ水gv=1×103kg/m3×10N/kg×2m×0.02m2=400N;
(2)物体在水中的过程中,拉力保持不变;物体的重力:
G=ρgv=2.5×103kg/m3×10N/kg×2m×0.02m2=1000N;
则拉力:F=G-F浮=1000N-400N=600N;
物体上升的高度为:h=15-2=13m;?
则拉力的功:W=Fh=600×13J=7800J;
(?3?) 物体离开水面后,浮力减小,则拉力增大,当拉力等于800N时达临界值;此时水的浮力F浮′=1000N-800N=200N;
则物体浸入水的高度h′==1m;
则物体从水底上升的高度为:h″=15+1-2m=14m;
故时间:t==s=140s;
答:(1)水的浮力为400N;(2)拉力的功为7800J;(3)物体上升的时间为140m.
解析分析:(1)由浮力公式可求得物体完全浸没在水中时所受到的浮力;
(2)由功的公式可求得拉力的功;
(3)物体受重力、拉力及水的浮力的作用下做匀速直线运动,浮力减小则拉力增大,由拉力的临界值可求得绳子拉断时的位移,由速度公式可求得拉断的时间;

点评:本题综合考查了受力分析、共点力的平衡及运动学公式等知识,要求学生能正确分析题意得出正确的运动规律.
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