题目内容
7.如图甲所示,某工程队在一次施工作业中,沿竖直方向将质量m=6×104kg,体积V=30m3的实心巨石A从水库底部匀速拉出.图乙是绳子自由端的拉力F1的功率P随A上升的时间变化的图象.若滑轮重、轮轴间摩擦、空气和水的阻力不计,水的密度为1×103kg/m3.求:(2)物体浸没在水中时,受到的浮力.
(3)水库底部受到水的压强.
分析 (1)知道实心巨石的质量和体积,根据ρ=$\frac{m}{V}$求出A的密度;
(2)物体浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(3)由图可知滑轮组绳子的有效股数,滑轮重、轮轴间摩擦、空气的阻力不计,根据F=$\frac{1}{n}$G求出物体露出水面后绳子的拉力,由图可知对应绳子自由端的拉力的功率,根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出物体刚离开水面时绳子自由端的速度,根据v绳=nv物求出巨石A上升的速度,由图乙可知巨石离开水面运动的时间,根据s=vt求出巨石上升的高度即为水的深度,利用p=ρgh求出水库底部受到水的压强.
解答 解:(1)实心巨石A的密度:
ρA=$\frac{m}{V}$=$\frac{6×1{0}^{4}kg}{30{m}^{3}}$=2×103kg/m3;
(2)物体浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,
则物体受到的浮力:F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N;
(3)由图甲可知,n=3,则物体刚离开水面时绳子自由端的拉力:
F=$\frac{1}{n}$G=$\frac{1}{3}$mg=$\frac{1}{3}$×6×104kg×10N/kg=2×105N,
由图乙可知,绳子自由端的拉力的功率P=8×105W,
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得,绳子自由端移动的速度:
v绳=$\frac{P}{F}$=$\frac{8×1{0}^{5}W}{2×1{0}^{5}N}$=4m/s,
由v绳=nv物可得,巨石A上升的高度:
vA=$\frac{1}{n}$v绳=$\frac{1}{3}$×4m/s=$\frac{4}{3}$m/s,
由图乙可知,巨石离开水面运动的时间t=12s,
由v=$\frac{s}{t}$可得,巨石上升的高度即为水的深度:
h=vAt=$\frac{4}{3}$m/s×12s=16m,
水库底部受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×16m=1.6×105Pa.
答:(1)A的密度为2×103kg/m3;
(2)物体浸没在水中时,受到的浮力为3×105N;
(3)水库底部受到水的压强为1.6×105Pa.
点评 本题考查了密度公式、滑轮组绳子拉力公式、功率公式、速度公式、液体压强公式的应用,从图象中获取有用的信息是解题的关键.
| A. | 轴承中装有滚珠 | B. | 自行车的车把上刻有条纹 | ||
| C. | 行李箱下安装轮子 | D. | 磁悬浮列车悬浮行驶 |
| 用表 | 接头 | S | 现象 | 结论 |
| A. | 铁球最大 | B. | 铅球最大 | C. | 木球最大 | D. | 一样大 |