解题思路:(1)因为DOC是一个杠杆,已知DO的长度,所以要求解OC的长度时,可以结合杠杆的平衡条件F1L1=F2L2进行求解,因此需要求出D点和C点的动力和阻力;
对配重E的受力分析可以求解动力FD1=F'D1,
对以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象,受力分析可以求解阻力FC1=F'C1,具体如下:
首先对物体A进行受力分析,物体A受到竖直向下的重力和竖直向上的水的浮力及绳子的拉力,在三个力的作用下处于平衡状态,即合外力为零,可以求出绳子拉力的大小;
然后结合滑轮组的机械效率公式η=
W
有
W
总
进行推理求解计算出动滑轮的重力;
结合杠杆的平衡条件F1L1=F2L2可以求解出OC的长度;
(2)由表格可知做功W和做功时间t,
结合功率公式
P=
W
t
可以求出功率的大小;
再结合机械功率P=Fv求解拉力的大小.
(1)物体A在水中匀速上升h1的过程中,
F1=mAg-F浮
F浮=ρ水Vg=200N
F1=300N
此时,滑轮组的机械效率η1=
W有
W 总=
F1h1
1
3(F1+G动)×3h1
物体A离开水面后匀速上升h2的过程中,滑轮组机械效率η2=
W有′
W 总′=
mAgh2
1
3(mAg+G动)×3h2
根据η1:η2=9:10,解得:G动=100N.
物体A在水中匀速上升过程中,以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象,受力分析图如图a所示,配重E的受力分析图如图b所示,杠杆上C点、D点受力分析图如图c所示.
FC1=G-F浮
G=mg+G动+mAg,N1=mEg-FD1
F'D1•OD=F'C1•OC
FC1=F'C1,FD1=F'D1
物体A离开水面后匀速上升的过程中,以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象,受力分析图如图d所示,配重E的受力分析图如图e所示,杠杆C点、D点受力分析图如图f所示.
FC2=G,N2=mEg-FD2
F'D2•OD=F'C2•OC
FC2=F'C2,FD2=F'D2
N1:N2=3:2
解得:OC=1.8•OD=2.88m;
答:OC的长度为2.88m;
(2)行走装置以v=0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中,由图象可得拉力T的功率
P=[W/t]=[50J/10s]=5W
P=T×2v,解得:T=50N
F=2T=100N;
答:拉力F为100N.
点评:
本题考点: 力的合成与应用;杠杆的平衡条件;阿基米德原理;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 此类问题是一道复杂的综合题目,要会正确的对物体进行受力分析,结合平衡状态求解出各力的大小,进而利用杠杆的平衡条件和机械效率计算公式进行分析求解.