Question

【題目】用如圖甲所示的滑輪組提升浸沒(méi)在水中的實(shí)心圓柱形物體，已知物體的高度為1m，底面積為0.12m2，質(zhì)量為200kg，物體始終以0.5m/s的速度勻速上升，物體浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，作用在繩端的拉力F所做的功隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示。（不計(jì)繩重、摩擦及水的阻力。ρ＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：

（1）當(dāng)物體的上表面剛好與水面相平時(shí)，其底部受到水的壓強(qiáng)；

（2）物體浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力；

（3）物體浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)繩端受到的拉力；

（4）物體浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率；

（5）物體出水后繩端拉力的功率。

Answer 1

【答案】（1）10000Pa（2）1200N（3）300N（4）66.7%（5）1200W

【解析】

（1）由液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式 解題；

（2）物體浸沒(méi)時(shí)，其排開(kāi)水的體積等于自身的體積，由阿基米德原理解題；

（3）根據(jù)乙圖獲取一定時(shí)間內(nèi)所做的做的多少，由和 解題；

（4）分析物體浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)的受的拉力大小，由解題；

（5）物體出水后，繩對(duì)物體的拉力即為物體的重力，由求解。

（1）根據(jù)可得，當(dāng)物體的上表面剛好與水面相平時(shí)，其底部受到水的壓強(qiáng)為： ；

（2）物體浸沒(méi)在水中時(shí)： ，

受到的浮力：；

（3）由乙圖可知，物體在10s內(nèi)F所做的做W＝6000J，

繩端所移動(dòng)的距離：，

拉力；

（4）物體浸沒(méi)在水中勻速上升時(shí)，滑輪組對(duì)物體的拉力：，；

由題可知，不計(jì)繩重及摩擦，則克服動(dòng)滑輪所做的功即為額外功，可得：

；

（5）物體出水后，繩對(duì)物體的拉力等于物體的重力，即 ，

繩端的拉力：

繩端拉力的功率：。

答：（1）10000Pa（2）1200N（3）300N（4）66.7%（5）1200W。