解题思路:(1)已知物体的边长求出体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可算出受到的浮力.
(2)由图可知:绳子的股数n=2,不计绳重和摩擦时,利用η=
G
G+
G
动
求机械效率;
利用F=
1/2](G+G动)求出拉力,利用v=nv′求出人拉绳子的速度,最后即可利用P=Fv求功率;
(3)当人的拉力为180N时,对动滑轮受力分析,根据受力平衡求出动滑轮对重物的拉力,然后对重物受力分析,根据受力平衡求出重物受到的支持力,继而可知压力,最后根据p=[F/S]求压强.
(1)重物浸没在水中时,重物排开水的体积:V排=V物=(0.3m)3=0.027m3,
重物受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg×10N/kg×0.027m3=270N;
(2)重物的重力:G=mg=81kg×10N/kg=810N,
∵不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率:η=
W有用
W总=[Gh
(G+G动)h=
G
G+G动,
∴机械效率η=
G
G+G动×100%=
810N/810N+90N]×100%=90%;
不计绳重与摩擦,人对绳子的拉力F=[1/2](G+G动)=[1/2]×(810N+90N)=450N,
人拉绳子的速度:v=0.2m/s×2=0.4 m/s,
人拉绳子的功率:P=Fv=450N×0.4 m/s=180W.
(3)当人的拉力为180N时,由于不计绳重与摩擦,动滑轮受力情况如图:
F拉=2F人-G动=180N×2-90N=270N,
浸没在水中的重物受力情况如图:
∵F拉′=F拉=270N
∴F支=G-F浮-F拉′=810N-270N-270N=270N,
又∵F压=F支,S=(0.3m)2=0.09m2,
∴重物对底面的压强为:p=
F压
S=[270N
0.09m2=3×103Pa.
答:(1)重物浸没在水中时受到的浮力为270N;
(2)重物露出水面后,滑轮组的机械效率为90%,人拉绳子的功率为180W;
(3)当人的拉力为180N时,重物对池底面的压强为3×103Pa.
点评:
本题考点: 阿基米德原理;压强的大小及其计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 本题综合了受力分析、力的合成及浮力、压强的计算,计算量较大,对学生要求较高.
1年前
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