题目内容
如图所示,工人站在水平工作台D上使用滑轮组提升重物M,滑轮A、B的质量均为3kg,滑轮C的质量与A、B不同,工人的质量为57kg。该工人利用滑轮组匀速提升重物M时,对绳端的拉力为F1,功率为P,滑轮A对工作台向下的拉力为FA,工人对工作台的压强为p1;若重物M浸没于水中,该工人利用滑轮组匀速提升水中的重物M,在M出水面之前,工人对工作台的压强为p2,滑轮组的机械效率为η,重物M在水中上升的速度为0.5m/s。已知重物M的质量为120kg,密度为2×103kg/m3,上升的速度始终为0.5m/s,p1:p2=16:11。(不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力,g取10N/kg)求:
(1)重物M浸没在水中时所受的浮力F浮;
(2)重物M在空中被匀速提升时,滑轮A对工作台向下的拉力FA和绳端拉力F1的功率P;
(3)重物M在水中被匀速提升时,滑轮组的机械效率η(结果保留一位小数)。
(1)600N;(2)890N;690W;(3)76.9%
【解析】
试题分析:以物体M和滑轮C为研究对象,在空气中提升物体时B对C的拉力为T1,人受到工作面的支
持力为N1,此时人对地面的压力为N1′;在水中提升物体时B对C的拉力为T2,人受到工作面的支持力
为N2,此时人对地面的压力为N2′。受力分析图如下:
分析物体M和滑轮C分析滑轮B分析人分析滑轮A
其中T1′=T1,T2′=T2,F1′=F1,F2′=F2,N1′=N1,N2′=N2,FA′=FA。
(1)
(2)由图5得:
由图6得:
由图7得:①
②
依题意得:③
将①、②式带入③式,其中,,
得:
由图8得:
(3)
考点:压强 滑轮组 机械效率
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