题目内容

图a是用汽车打捞水下物体的示意图.汽车在通过滑轮牵引水下一个圆柱形的重物.在整个打捞过程中.汽车以v=0.4 m/s的速度匀速向右移动.图b是此过程中汽车移动重物时的功率P随时间t变化的图像(设t=0时汽车开始提升重物.忽略水的阻力和滑轮的摩擦.g取10 N/kg)

求:(1)圆柱形重物的质量.

(2)圆柱形重物的密度.

(3)打捞前圆柱形重物上表面所受的水的压力?

答案:
解析:

  (1)由图可知:汽车在AB段的功率为P1=700 W.速度为0.4 m/s,根据可求出汽车在AB段对物体的拉力为

  同理,汽车在CD段对物体的拉力为

  取物体为研究对象,在AB段物体受重力G、浮力F、拉力F1三个力的作用,因物体匀速上升,所以 ①

  物体在CD段受两个力的作用,故G=F2=2000 N ②

  所以,重物的质量为

  (2)由①和②式可解出

  因为,所以圆柱形物体的密度为

  

  (3)根据图可知,重物上升20 s后开始出水,所以打捞前圆柱体上表面距水面的深度为h=Vt=0.4 m/s×20 s=8 m,重物出水所用的时间为5 s,所以圆柱体的高度0.4 m/s×5 s=2 m.

  打捞前物体上表面所受水的压强为

  因圆柱体的底面积为,所以圆柱体上表面在打捞前受到水的压力为


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