题目内容
(2010?崂山区模拟)如图所示,重物A是体积为VA、密度为ρA的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面.若不计摩擦和动滑轮重,已知水的密度为ρ水,要保持平衡,求:
(1)作用于绳端的拉力F是多少?
(2)若缓慢将重物A提升的距离为s,拉力做的功W是多少?
(3)若实际所用拉力为F1,此时该滑轮的效率η是多少?
(1)作用于绳端的拉力F是多少?
(2)若缓慢将重物A提升的距离为s,拉力做的功W是多少?
(3)若实际所用拉力为F1,此时该滑轮的效率η是多少?
分析:(1)知道物体A的体积和密度,利用G=mg=ρVg求物体A的重力;知道物体A的体积(浸没时排开水的体积),利用阿基米德原理求物体A受到的浮力;由于不计摩擦和动滑轮重,则拉力F=
(G-F浮);
(2)图中使用的是动滑轮,拉力端移动的距离s′等于物体A提升的距离s的2倍,利用W=Fs′求拉力做功;
(3)利用W有用=(G-F浮)s求出有用功,知道实际所用拉力为F1和拉力端移动的距离s′求总功,再利用效率公式η=
×100%求该动滑轮的效率.
1 |
2 |
(2)图中使用的是动滑轮,拉力端移动的距离s′等于物体A提升的距离s的2倍,利用W=Fs′求拉力做功;
(3)利用W有用=(G-F浮)s求出有用功,知道实际所用拉力为F1和拉力端移动的距离s′求总功,再利用效率公式η=
W有用 |
W总 |
解答:解:
(1)物体A的重力:
G=ρAVAg,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=ρ水VAg,
∵不计摩擦和动滑轮重,
∴拉力:
F=
(G-F浮)=
(ρAVAg-ρ水VAg)=
(ρA-ρ水)VAg;
(2)图中使用的是动滑轮,将重物A提升的距离为s,则拉力端移动的距离为s′=2s,
拉力做功:
W总=Fs′=F×2s=
(ρA-ρ水)VAg×2s=(ρA-ρ水)VAgs;
(3)使用动滑轮W有用=(G-F浮)s=(ρAVAg-ρ水VAg)s,
η=
×100%=
×100%
=
×100%
=
%
=
%.
答:(1)作用于绳端的拉力是
(ρA-ρ水)VAg;
(2)若缓慢将重物A提升的距离为s,拉力做的功是(ρA-ρ水)VAgs;
(3)若实际所用拉力为F1,此时该滑轮的效率是
%.
(1)物体A的重力:
G=ρAVAg,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=ρ水VAg,
∵不计摩擦和动滑轮重,
∴拉力:
F=
1 |
2 |
1 |
2 |
1 |
2 |
(2)图中使用的是动滑轮,将重物A提升的距离为s,则拉力端移动的距离为s′=2s,
拉力做功:
W总=Fs′=F×2s=
1 |
2 |
(3)使用动滑轮W有用=(G-F浮)s=(ρAVAg-ρ水VAg)s,
η=
W有用 |
W总 |
(ρAVAg-ρ水VAg)s |
F1×2s |
=
ρAVAg-ρ水VAg |
F1×2 |
=
100VAg(ρA-ρ水) |
F1×2 |
=
50VAg(ρA-ρ水) |
F1 |
答:(1)作用于绳端的拉力是
1 |
2 |
(2)若缓慢将重物A提升的距离为s,拉力做的功是(ρA-ρ水)VAgs;
(3)若实际所用拉力为F1,此时该滑轮的效率是
50VAg(ρA-ρ水) |
F1 |
点评:本题考查了使用动滑轮有用功、总功、机械效率的计算,计算时注意使用动滑轮做的有用功W有用=(G-F浮)s,而不是W有用=Gs,易错点!
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