题目内容
【题目】质量为550kg、体积为0.1m3的一只密封箱子沉没于水面下5m深处,工人们用如图所示的滑轮组打捞箱子。求:
(1)5m深处水产生的压强;
(2)箱子完全浸没在水中时受到的浮力;
(3)箱子在水中被匀速提起时,所用的拉力F为2×103N,滑轮组的机械效率?
【答案】(1)4.9×104Pa;(2)980N;(3)73.5%。
【解析】
(1)已知箱子在水中的深度,根据公式p=ρgh求出水产生的压强。
(2)物体完全浸没时排开液体的体积和本身的体积相等,根据阿基米德原理求出箱子完全浸没在水中时受到的浮力。
(3)由图可知绳子的有效股数为3,箱子在水中被匀速提起时,滑轮组对物体的拉力F′等于箱子的重力G=mg减掉受到的浮力F浮,根据滑轮组的机械效率公式求出滑轮组的机械效率。
(1)5m深处水产生的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×5m=4.9×104Pa;
(2)箱子完全浸没时:
F浮=ρgV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.1m3=980N;
(3)由图可知n=3,
箱子在水中被匀速提起时,滑轮组对物体的拉力:
F′=G-F浮=mg-F浮=550kg×9.8N/kg-980N=4410N,
滑轮组的机械效率:
η======73.5%。
【题目】在探究“滑轮组机械效率”时,小强利用两组滑轮组进行了4次测量,用一个动滑轮和一个定滑轮测得前3组数据,用两个动滑轮和两个定滑轮测得第4组数据,如下表:
实验次数 | 物重G物/N | 动滑轮重G动/N | 钩码上升的高度h/m | 动力F/N | 动力作用点移动的距离s/m | 滑轮组的机械效率η/% |
1 | 1 | 0.5 | 0.1 | 0.7 | 0.3 | 47.6 |
2 | 2 | 0.5 | 0.1 | 1.1 | 0.3 | 60.6 |
3 | 4 | 0.5 | 0.1 | 2 | 0.3 | |
4 | 4 | 1 | 0.1 | 0.5 | 50.0 | |
(1)根据表中前3次实验数据,画出甲图中滑轮组的绕绳方法.
(2)在实验中,测量绳端拉力F时,应尽量 匀速向上拉动弹簧测力计,读出乙图中弹簧测力计的示数为 N,第3次实验时滑轮组的机械效率为 .
(3)由表中第 组数据可知,同一滑轮组的机械效率与物重有关.
(4)由表中第3、4组数据可知,滑轮组的机械效率与摩擦和 有关,请计算出第3组实验中克服摩擦所做的额外功 J.