如图是某科技小组设计的滑轮组模型装置.滑轮组由电动机提供动力,在实验室中小明和他的同学进行了如下实验:在底面积为300cm2的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体,铝块A完

发布时间:2020-08-09 19:05:15

如图是某科技小组设计的滑轮组模型装置.滑轮组由电动机提供动力,在实验室中小明和他的同学进行了如下实验:在底面积为300cm2的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体,铝块A完全浸没在液体中匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η1;铝块A全部露出液面后匀速竖直上升的过程中,滑轮组的机械效率为η2.已知铝块A的质量为2.7kg,铝块A离开液面前后,液体对容器底部的压强变化了400Pa,η1与η2之比为5:6,细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计,铝的密度为2.7×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)铝块露出液面前电动机所提供的拉力F1;
(2)离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时,电动机所提供的拉力F2的功率.

网友回答

解:(1)V铝===1×10-3m3,
G铝=m铝g=2.7kg×10N/kg=27N,
由题知铝块在液体中受到的浮力:
F浮=△F=△ps=400Pa×3×10-2m2=12N,
η1====,
η2===,
∵==
∴G动=9N,
F1=(G铝+G轮-F浮)=(27N+9N-12N)=8N;
(2)F2=(G铝+G轮)=(27N+9N)=12N,
拉力F2移动速度:
v=3×0.1m/s=0.3m/s,
拉力F2做功功率:
P=F2v=12N×0.3m/s=3.6W.
答:(1)铝块露出液面前电动机所提供的拉力为8N;
(2)离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时,电动机所提供的拉力F2的功率为3.6W.
解析分析:(1)知道铝块的质量和铝的密度,利用密度公式求铝块的体积,利用重力公式求铝块重,
铝块A完全浸没在液体中和铝块A全部露出液面后,液体对容器底部的压力变化量就是铝块受到的浮力,则F浮=△F=△ps,铝块在液体中滑轮组的机械效率η1==,铝块离开液体面η2==,由于η1:η2=5:6,可求动滑轮重,细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计,根据
F=(G铝+G轮-F浮)求F1大小;
(2)铝块离开液体面,利用F=(G铝+G轮)求拉力大小,再求出拉力F2移动速度,利用P=Fv求F2做功功率.

点评:本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式、效率公式的掌握和运用,本题关键:一是知道铝块在液体中、离开液体面时使用滑轮组的有用功、总功;二是利用P=Fv;三是利用好“细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计时,F=(G铝+G轮-F浮)”.
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