题目内容

【题目】如图是小明用滑轮组提升水中物体A的示意图.当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中,小明对绳子竖直向下的拉力为F,物体A在10s内匀速移动了1m.已知:物体A的体积为0.02m3 , :物体A的质量为100kg,拉力F的大小为450N.不计绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力,g取10N/kg.求:
(1)物体A在水面下拉力F的功率;
(2)物体A在水面下滑轮组的机械效率.

【答案】
(1)解:由图可知,滑轮组绳子段数:n=2,

绳子自由端移动距离:s=2h=2×1m=2m,

拉力做功:W=Fs=450N×2m=900J,

拉力功率:P= = =90W


(2)解:物体所受重力:G=mg=100kg×10N/kg=1000N,

物体A完全在水面下,排开水的体积和自身的体积相等,

受到的浮力:FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N;

有用功:W=(G﹣F)h=(1000N﹣200N)×1m=800J,

滑轮组的机械效率:

η= ×100%= ×100%≈88.9%


【解析】(1)已知拉力,利用W=Fs计算出总功后.利用P= 计算功率;(2)物体A完全在水面下时,排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;有用功:W有=(G﹣F)h,根据η= 求出滑轮组的机械效率.
【考点精析】解答此题的关键在于理解功率的计算与测量的相关知识,掌握功率的计算: P = W/tW 表示功,单位是焦(J). t表示时间 ,单位是秒(s) P表示功率,单位是瓦特(W)1 W= 1 J/s.

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