(2014•海港区一模)小李用如图所示滑轮组匀速提升水中的重物.已知重物为质量是81kg、边长是0.3m的立方体物块,动

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  • 解题思路:(1)已知物体的边长求出体积,根据阿基米德原理FgV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

    求机械效率;

    利用F=

    1/2](G+G)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=V=(0.3m)3=0.027m3

    重物受到的浮力:FgV=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)=[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=2F-G=180N×2-90N=270N,

    浸没在水中的重物受力情况如图:

    ∵F′=F=270N

    ∴F=G-F-F′=810N-270N-270N=270N,

    又∵F=F,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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