解题思路:(1)①已知滑轮组绳端拉力F和汽车升高的高度,利用W=Fs可求得拉力F做的功;
②根据P=[W/t]可求得拉力F的功率;
③根据汽车的质量,求得其重力,利用W=Gh=求得有用功,再利用η=
W
有用
W
总
求得滑轮组的机械效率.
(2)起重机静止在地面上,对地面的压力等于其重力,再利用p=[F/S]求得起重机对地面的压强.
(3)①已知圆柱体的直径可求得半径,利用圆柱体的体积公式可求得需要多少m3的水.
②根据F浮=ρ水gV排求得汽车受到的浮力,与重力比较,再结合实际情况得出结论.
(1)①由图可知,汽车由4段绳子承担,即n=4,h=8m 则s=nh=4×8m=32m,
W总=Fs=4.6785×103N×32m=149712J,
②P=[W/t]=[150000J/40s][149712J/40s]=3742.8W,
③G车=m车g=1.5×103kg×10N/kg=15000N,
W有用=G车h=15000N×8m=120000J,
η=
W有用
W总×100%=[120000J/149712J]×100%≈80%.
(2)m装置=8t=8000kg G装置=m装置g=8000kg×10N/kg=80000N G=G车+G装置=95000N,F压=G=95000N
p=[F/S]=[95000N
6m2≈15833Pa.
(3)①r=
d/2]=[8m/2]=4m,h=6m,
V=πr2h=3.14×(4m)2×6m=301.44m3,
②F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=100000N,
因为F浮>G车,所以可以实现汽车的上浮,但是实际不可行,因为一是泥土吸水,二是用水量太大.
答:(1)①拉力F做的功为149712J,
②拉力F的功率为3742.8W,
③滑轮组的机械效率为80%.
(2)起吊过程中汽车起重机对地面的压强是15833Pa.
(3)①用水注满此洞,需要301.44m3的水;②可以实现汽车的上浮,但是实际不可行,因为一是泥土吸水,二是用水量太大.
点评:
本题考点: 功的计算;压强的大小及其计算;浮力大小的计算;滑轮(组)的机械效率;功率的计算.
考点点评: 本题难度很大,对学生的要求很高.一是因为题目把所学的知识隐藏到了起吊装置这样一个实际场景中,二是因为本题所运用的公式较多,而且要求同学们能对这些公式进行灵活的运用.同学们往往对实际场景的题目感到比较头疼,特别是像本题这种复杂的实际场景.解决实际场景的题目,关键在于要把实际场景与所学的知识点联系起来,建立起物理模型,再把题目已知的物理量套入物理模型中,这样一来,实际场景的题目就转化为解决物理模型的相关物理量.