题目内容
【题目】某工程队在一次水下施工作业中,用如图所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体从深水中吊起.物体的密度为2.6×103kg/m3 , 体积是1.5m3 , 所用的拉力F是2.0×104N,物体在20s内匀速上升了2m(未露出水面),不计水的阻力.求:
(1)物体受到的重力;
(2)物体受到的浮力;
(3)拉力F做功的功率;
(4)滑轮组的机械效率.
【答案】
(1)已知:物体的密度为ρ物=2.6×103kg/m3,体积是V=1.5m3,所用的拉力F=2.0×104N,时间t=20s,高度h=2m
∵ρ=
∴物体质量m=ρ物V=2.6×103kg/m3×1.5m3=3.9×103kg,
物体的重力G=mg=3.9×103kg×10N/kg=3.9×104N
答:物体受到的重力为3.9×104N
(2)物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.5m3=1.5×104N
答:物体受到的浮力为1.5×104N
(3)拉力移动距离s=2h=2×2m=4m,
拉力做的总功W总=Fs=2.0×104N×4m=8×104J,
拉力的功率P= = =4×103W
答:拉力F做功的功率为4×103W
(4)滑轮组对物体的拉力F拉=G﹣F浮=3.9×104N﹣1.5×104N=2.4×104N,
滑轮组对物体做的有用功:
W有用=F拉h=2.4×104N×2m=4.8×104J,
滑轮组的机械效率:
η= ×100%= ×100%=60%
答:滑轮组的机械效率为60%
【解析】(1)根据ρ= 求出物体质量,根据G=mg求出重力;(2)根据F浮=ρ水gV排求出浮力;(3)根据s=2h求出拉力移动距离,根据W=Fs求出拉力做的总功,根据P= 求出拉力的功率;(4)根据对物体的受力分析求出滑轮组对物体的拉力,根据W=Fh求出有用功,根据η= 求出机械效率.
【考点精析】关于本题考查的重力的计算和阿基米德原理,需要了解重力的计算公式:G=mg;阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力.这个规律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排才能得出正确答案.