题目内容
(2011?菏泽)体积为2m3、密度为2.6×103 kg/m3的古代石像沉在河底,考古工作者用动滑轮将石像缓慢提升,如图所示,在没有将石像提出水面前,若不计摩擦和滑轮重力,求:
(1)石像的重力;
(2)石像在水中受到的浮力;
(3)作用于绳端的拉力F;
(4)若缓慢将石像提升3m,拉力做的功是多少?(g=10N/kg)
(1)石像的重力;
(2)石像在水中受到的浮力;
(3)作用于绳端的拉力F;
(4)若缓慢将石像提升3m,拉力做的功是多少?(g=10N/kg)
分析:(1)求解物体的重力可以利用公式G=mg进行求解计算,其中质量m=ρv;
(2)物体在水中受到的浮力利用公式F=ρgv排求解,由于石像沉在河底,所以排开液体的体积等于物体的体积;
(3)解决此题要知道动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮可以省一半的力,但要费距离;
如果连接动滑轮的绳子股数为n,则如果物体上升距离为h,则绳端需要移动距离是nh;
(4)要求解拉力做功,需要知道绳端的拉力F和自由端移动距离L,然后利用公式W=FL进行求解计算.
(2)物体在水中受到的浮力利用公式F=ρgv排求解,由于石像沉在河底,所以排开液体的体积等于物体的体积;
(3)解决此题要知道动滑轮是动力臂为阻力臂二倍的杠杆,使用动滑轮可以省一半的力,但要费距离;
如果连接动滑轮的绳子股数为n,则如果物体上升距离为h,则绳端需要移动距离是nh;
(4)要求解拉力做功,需要知道绳端的拉力F和自由端移动距离L,然后利用公式W=FL进行求解计算.
解答:解:(1)石像的质量m=ρv=2.6×103 kg/m3×2m3=5.2×103kg;
则物体的重力G=mg=5.2×103kg×10N/kg=5.2×104N;
(2)石像在水中受到的浮力F=ρgv排=1.0×103 kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N;
(3)当石像缓慢上升时,石像受力平衡,即受到向下的重力、向上的浮力和拉力;
则这三个力的作用下物体处于平衡状态,所用拉力F=G-F浮=5.2×104N-2×104N=3.2×104N;
因为动滑轮有两股绳子拉着,且它们的拉力相同,所以每股绳子拉力F=1.6×104N;
(4)石像上升3m,则绳子自由端需要移动6m,
拉力做功W=FL=1.6×104N×6m=9.6×104J;
答:(1)石像的重力为5.2×104N;
(2)石像在水中受到的浮力为2×104N;
(3)作用于绳端的拉力为1.6×104N;
(4)拉力做的功是9.6××104J.
则物体的重力G=mg=5.2×103kg×10N/kg=5.2×104N;
(2)石像在水中受到的浮力F=ρgv排=1.0×103 kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N;
(3)当石像缓慢上升时,石像受力平衡,即受到向下的重力、向上的浮力和拉力;
则这三个力的作用下物体处于平衡状态,所用拉力F=G-F浮=5.2×104N-2×104N=3.2×104N;
因为动滑轮有两股绳子拉着,且它们的拉力相同,所以每股绳子拉力F=1.6×104N;
(4)石像上升3m,则绳子自由端需要移动6m,
拉力做功W=FL=1.6×104N×6m=9.6×104J;
答:(1)石像的重力为5.2×104N;
(2)石像在水中受到的浮力为2×104N;
(3)作用于绳端的拉力为1.6×104N;
(4)拉力做的功是9.6××104J.
点评:此题比较综合,是力学题目中较为复杂的题目,要结合各物理公式进行分析求解,属于中考的难题.
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