题目内容
【题目】利用如图所示的装置,把体积为1 dm3、密度为3×103 kg/m3的石块从水面下2 m处用5 s的时间匀速拉出水面后,再匀速提升了5 m,动滑轮重为20 N。(不考虑石块的厚度,不计摩擦,不计水的阻力)求:
(1)在石块未离开水面前拉力F的功率;
(2)石块离开水面后,这个装置的机械效率。
【答案】(1)16 W(2)60%
【解析】
(1)在离开水面前,石块受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N,
石块的重力:
G石=m石g=ρ石v石g=3×103kg/m3×1000×10-6m3×10N/kg=30N,
若动滑轮下端所受的拉力F1, F1=G石-F浮=30N-10N=20N,
由图通过动滑轮绳子段数n=2,离开水面前绳子自由端的拉力为:
F=
绳子自由端拉力所做的总功:
W总=F×s1=F×nh1=20N×2×2m=80J;
故拉力F的功率:P=
(2)离开水面后,绳子自由端的拉力:
F绳= (G石+G轮)=(30N+20N)=25N,
石块离开水面后:h2=5m,s2=2h2=2×5m=10m,
W有用=G石h2=30N×5m=150J,
W总= F绳s2=25N×10m=250J,
这个装置的机械效率:
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